Forscher des globalen Human Cell Atlas (HCA) Konsortiums haben bedeutende Fortschritte in ihrem Streben nach einem besseren Verständnis der menschlichen Körperzellen in Gesundheit und Krankheit gemeldet, mit der Veröffentlichung von über 40 begutachteten Artikeln in 'Nature' und anderen 'Nature Portfolio' Zeitschriften.
Die Sammlung hebt zahlreiche großangelegte Datensätze, Algorithmen der künstlichen Intelligenz und biomedizinische Entdeckungen des HCA hervor, die unser Verständnis des menschlichen Körpers transformieren. Zu den Studien gehören Enthüllungen über die Bildung der Plazenta und des Skeletts, Veränderungen während der Gehirnreifung, neue Zustände von intestinalen und vaskulären Zellen, pulmonale Reaktionen auf COVID-19 und Forschungen darüber, wie genetische Variation Krankheiten beeinflusst.
Die Artikel in der Sammlung wurden von Forschern aus aller Welt beigesteuert und bieten wesentliche Werkzeuge und Beispiele dafür, wie großangelegte Zellatlanten erstellt werden können. Gemeinsam dienen diese Studien als ein Beweis für das gewagte Bestreben des HCA, alle Aspekte der menschlichen Diversität, einschließlich genetischer, geografischer, alters- und geschlechtsspezifischer Variationen, zu erfassen.
Das HCA entwickelt und nutzt experimentelle und rechnergestützte Methoden in der Einzelzell- und räumlichen Genomik, um umfassende Referenzkarten aller menschlichen Zellen (die grundlegenden Einheiten des Lebens) zu erstellen, als Grundlage für das Verständnis der menschlichen Gesundheit sowie zur Diagnose, Überwachung und Behandlung von Krankheiten. Bis heute haben über 3.600 HCA-Mitglieder aus mehr als 100 Ländern zusammengearbeitet, um über 100 Millionen Zellen von mehr als 10.000 Individuen zu profilieren. Die Forscher arbeiten derzeit daran, einen ersten Entwurf des Human Cell Atlas zusammenzustellen, der schließlich Milliarden von Zellen in allen Organen und Geweben umfassen wird.
Diese Sammlung von Studien im Nature Portfolio zeigt bedeutende Fortschritte in drei Aspekten der Mission des HCA: Kartierung einzelner erwachsener Gewebe oder Organe; Kartierung sich entwickelnder menschlicher Gewebe; und Entwicklung innovativer analytischer Methoden, einschließlich solcher, die auf künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen basieren. Die beteiligten Forscher sind Mitglieder der 18 biologischen Netzwerke des HCA, die sich jeweils auf ein bestimmtes Organ, Gewebe oder System konzentrieren.
„Der Human Cell Atlas ist eine globale Initiative, die bereits unser Verständnis der menschlichen Gesundheit transformiert. Durch die Erstellung einer umfassenden Referenzkarte des gesunden menschlichen Körpers (eine Art 'Google Maps' für die Zellbiologie) wird ein Maßstab für die Erkennung und das Verständnis der Veränderungen, die der Gesundheit und Krankheit zugrunde liegen, geschaffen“, erklärte Professorin Sarah Teichmann, Mitbegründerin des Human Cell Atlas, derzeit am Cambridge Stem Cell Institute (Vereinigtes Königreich).
„Dieses neue Wissensniveau über spezifische Gene, Mechanismen und Zelltypen innerhalb der Gewebe legt die Grundlagen für genauere Diagnosen, innovative Arzneimittelentdeckungen und fortschrittliche Ansätze in der regenerativen Medizin“, fügte sie hinzu.
Mehrere Studien in der Sammlung bieten detaillierte Analysen spezifischer Gewebe und Organe und enthüllen wichtige neue biologische Entdeckungen zum Verständnis von Krankheiten. Beispielsweise identifizierte ein Zellatlas des menschlichen Darms aus gesundem und erkranktem Gewebe einen Typ von intestinalen Zellen, der möglicherweise an der intestinalen Entzündung beteiligt ist, was eine wertvolle Ressource für die Untersuchung und letztendlich Behandlung von Erkrankungen wie Colitis ulcerosa und Morbus Crohn bietet.
Die neue Sammlung von Artikeln umfasst auch neue Karten der menschlichen Gewebe während der Entwicklung. Darunter ist die erste Karte der menschlichen Skelettentwicklung, die zeigt, wie das Skelett sich bildet, Licht auf die Ursprünge von Arthritis wirft und die Zellen identifiziert, die an Skelettkrankheiten beteiligt sind.
Eine weitere Studie beschreibt ein multi-omisches Atlas der Plazenta im ersten Trimester, der Informationen über die genetischen Programme enthält, die steuern, wie sich die Plazenta entwickelt und funktioniert, um Nährstoffe und Schutz für den Embryo bereitzustellen. Diese und andere Studien zur Entwicklungsbiologie in der Sammlung erweitern unser grundlegendes Verständnis der gesunden Entwicklung über Zeit und Raum und bieten Modelle und Ressourcen zur Schaffung von Therapien, da viele Krankheiten ihren Ursprung in der menschlichen Entwicklung haben.