Атлас ћелија доноси прекретницу у разумевању људског тела

Према најновијим подацима из амбициозног пројекта покренутог 2016. године, више од 3.600 научника из преко 100 земаља анализирало је више од 100 милиона ћелија од преко 10.000 људи, како би израдили атлас свих врста ћелија у људском телу.

Ново истраживање засновано на налазима, објављеним у неколико радова у часопису Нејчер и његовим сестринским часописима, представља „скок у разумевању људског тела“, према конзорцијуму Human Cell Atlas (Атлас људских ћелија). Подухват је по обиму и пољу рада сличан пројекту Људски геном, за који је требало две деценије.

„Ћелије су основна јединица живота, а када ствари крену наопако, оне пођу наопако пре свега у нашим ћелијама“, напомиње Авив Регев, оснивач Атласа људских ћелија и извршни потпредседник за истраживање и рани развој у Генентеку, биотехнолошкој компанији са седиштем у Сан Франциску.

„Изазов нам је представљало то што нисмо довољно добро познавали ћелије да бисмо разумели како варијанте и мутације у нашим генима заиста утичу на болест. Када добијемо ову мапу, моћи ћемо боље да пронађемо узроке болести", рекла је Регев на конференцији за медије.

Ажурирана 'мапа из 15. века'

Регевова је упоредила научно знање о ћелијској биологији пре иницијативе Атлас људских ћелија са „картом из 15. века“.

„Сада, годинама касније, резолуција мапе је много већа“, наглашава. „То је више као Гугл мапе, где имате поглед на стварну топографију у веома високој резолуцији, а поред тога, имате приказ улице који вам заиста објашњава шта се тамо дешава. И додатно, чак можете видети и обрасце вожње, попут динамичких промена које се дешавају током дана“, објашњава Регев.

„Направили смо велики скок … али још увек имамо посла.”

Изазов је у томе што различите врсте ћелија могу изгледати морфолошки неразлучиве под микроскопом, али се могу драматично разликовати на молекуларном нивоу. Штавише, ћелије се мењају како људи старе и у односу на спољашње окружење.

Напредак у технологији секвенцирања једне ћелије омогућава научницима да схвате како се гени у појединачној ћелији укључују и искључују анализом РНК, која чита ДНК садржану у свакој ћелији. Ова технологија, у комбинацији са моћним рачунарским и методама вештачке интелигенције, омогућава истраживачима да креирају личну карту за сваки тип ћелије.

Некада се мислило да постоји само 200 различитих типова ћелија. Научници сада знају да их има на хиљаде. Конзорцијум гради мапе 18 биолошких мрежа, од којих је најсложенија мозак, а први комплетан нацрт Атласа људских ћелија биће објављен 2026. године, најављује Регевова. Атлас ћелија има за циљ да попуни везу која недостаје између гена, болести и терапија лечења.

„Ово је само невероватно узбудљиво путовање, у смислу нашег путовања кроз људско тело и откривања фундаменталних нових увида у наше ћелије“, напомиње Сара Тајхман, оснивач Атласа људских ћелија и професор на Институту за матичне ћелије британског Универзитета у Кембриџу.

Нова открића би могла да откључају нове третмане

Прекретнице које су објављене укључују мапирање свих ћелија црева; прављење нацрта како се људски скелети формирају у материци; разумевање основне структуре тимуса, органа који игра кључну улогу у функционисању имуног система; мапирање молекуларне архитектуре плаценте; и изградњу атласа људских васкуларних ћелија.

Атлас гастроинтестиналног тракта, који укључује ткива од уста до једњака, желуца, црева и дебелог црева, садржи податке о 1,6 милиона ћелија и открио је тип ћелије који би могао да игра улогу у хроничним стањима као што је инфламаторна болест црева.

Рана мапа скелета открила је да су одређени гени активирани у развоја ћелија костију могли бити узрочници повећаног ризика од развоја артритиса кука у одраслој доби.

„Имати јаснију слику о томе шта се дешава док се формира наш скелет и како то утиче на стања као што је остеоартритис, могло би помоћи у откључавању нових третмана у будућности“, наводи Кен То, коаутор истраживања са Института Велком Сангер у Енглеској.

Енглески научник Роберт Хук открио је ћелије 1665. посматрајући плуту под микроскопом. Увео је реч ћелија јер су га шаре направљене од целулозних зидова мртве плуте подсећале на блокове ћелија које су користили монаси. Међутим, тек 200 година касније научници су коначно схватили да су ћелије основна јединица људског тела.

За разлику од оригиналног нацрта људског генома, који се претежно заснивао на једној индивидуи, ћелијски атлас има за циљ да буде глобално репрезентативан и укључује истраживаче и узорке људског ткива из целог света.

Пројекат је већ довео до неких значајних открића, укључујући откриће раније непознатог типа ћелије у респираторном тракту званог јоноцит. Проучавање овог ретког типа ћелија могло би да доведе до нових начина лечења цистичне фиброзе, генетског стања узрокованог геном који утиче на кретање соли и воде у и из ћелија.

Током пандемије ковида-19, заједница Атласа људских ћелија користила је доступне податке да открије да су нос, очи и уста најподложнији инфекцији.

„Само кроз податке Атласа људских ћелија било је јасно да су те ћелије биле... улазне тачке пре него што је вирус наставио у унутрашње органе. То заиста једноставно илуструје колико је важна здрава референтна мапа људског тела и дубоко молекуларно разумевање нас самих“, наглашава Тајхман.

Џереми Фарар, главни научник Светске здравствене организације, који није био укључен у истраживање, сложио се да увиди који произилазе из атласа „већ мењају наше разумевање здравља и болести“.

„Ова знаменита збирка радова међународне заједнице Атлас људских ћелија наглашава огроман напредак у мапирању сваке врсте људских ћелија и како се оне мењају како растемо и старимо“, навео је Фарар у саопштењу.