Атлас клеток человека: прорыв в понимании организма
20 ноября в журналах Nature и других изданиях Nature Portfolio опубликована коллекция из более чем 40 статей, подготовленных международным консорциумом «Атлас клеток человека» (Human Cell Atlas, HCA). Это знаменует значительный прогресс в понимании клеток человеческого организма в здоровье и при заболеваниях.
Коллекция демонстрирует крупномасштабные наборы данных, алгоритмы искусственного интеллекта и биомедицинские открытия HCA, которые уже меняют наши представления о теле человека. Исследования охватывают:
- Формирование плаценты и скелета.
- Изменения в процессе созревания мозга.
- Новые клеточные состояния в кишечнике и сосудах.
- Реакцию легких на COVID-19.
- Влияние генетических вариаций на болезни.
Эти работы, созданные учеными со всего мира, предоставляют инструменты и примеры построения клеточных атласов в большом масштабе. Вместе они служат доказательством принципа для смелой цели HCA — охватить все аспекты человеческого разнообразия (генетическое, географическое, возрастное, половое).
Масштаб проекта и цели
HCA использует методы одноклеточной и пространственной геномики для создания всеобъемлющих карт всех человеческих клеток — фундаментальных единиц жизни. Это основа для понимания здоровья, диагностики, мониторинга и лечения болезней.
На сегодня более 3600 участников HCA из 100 стран охарактеризовали более 100 миллионов клеток от 10 000 человек. Ученые работают над созданием первого черновика Атласа, который в итоге включит миллиарды клеток всех органов и тканей.
Ключевые направления и открытия
Сборник отражает прогресс в трех основных аспектах миссии HCA:
- Картирование взрослых тканей и органов. Например, атлас кишечника выявил новый тип клеток, потенциально вовлеченный в воспаление, что важно для изучения язвенного колита и болезни Крона.
- Картирование развивающихся тканей. Включает первую карту развития человеческого скелета (проливает свет на происхождение артрита) и мультиомический атлас плаценты первого триместра (раскрывает генетические программы её развития).
- Разработка новых аналитических методов, включая методы на основе ИИ/машинного обучения. Например, инструмент SCimilarity позволяет сравнивать одноклеточные наборы данных для поиска схожих типов клеток в разных тканях (аналогично «поиску по изображению»).
Цитаты руководителей проекта
- Профессор Сара Тайхманн (Кембриджский институт стволовых клеток), сооснователь HCA: «Атлас устанавливает эталон для обнаружения изменений, лежащих в основе здоровья и болезни, подобно "Google Maps" для клеточной биологии. Это закладывает основу для более точной диагностики, инновационного поиска лекарств и методов регенеративной медицины».
- Доктор Авив Регев (Genentech), сооснователь HCA: «Это переломный момент для сообщества HCA. Этот крупномасштабный, курируемый атлас, репрезентативный для всего мира, будет постоянно развиваться и оставаться доступным для всех».
Принципы разнообразия и этики
Отдельная статья подчеркивает важность включения образцов от исторически недостаточно представленных популяций для обеспечения справедливой науки. Профессор Парта Маджумдер (Индия), член Оргкомитета HCA, отметил: «Ключевой приоритет HCA — обеспечить представленность огромного спектра человеческого разнообразия».
HCA также разрабатывает новые этические руководства по широкому кругу вопросов в геномной науке.
Значение для здравоохранения
Доктор Джереми Фаррар, главный научный сотрудник ВОЗ: «Эти открытия уже меняют наше понимание здоровья и болезней, прокладывая путь к преобразующей пользе для здоровья, которая затронет жизни во всем мире».