Ka-thump. Ka-bum. Ka-bum. I když jsme sotva všimnout, že většinu času, stálý tlukot lidského srdce je úžasně komplexní výkon. Stejně jako orchestr musí tisíce buněk zvládnout svá individuální vystoupení a spolupracovat.
Nyní tým vědců vytvořil první atlas lidského srdce buněk, sbírka map, které ukazují téměř půl milionu srdeční buňky a určit úlohu každého v centru symfonie. Vědci zkoumali šest oblastí, v 14 zdravého dárce srdce, vytváří podrobná databáze, která poskytuje nový základ pro srovnání pro studium srdečních onemocnění, nejčastější příčinou úmrtí na celém světě.
pochopit, co se děje v různých formách onemocnění srdce, „nejprve musíme vědět, co je normální,“ říká Howard Hughes Medical Institute Vyšetřovatel Christine Seidman, kardiovaskulární genetik z Harvardské Univerzity a ředitel Genetika Kardiovaskulárních Center na Brigham a Ženské Nemocnice. Seidman a jeho kolegové popisují nový atlas srdce 24. září 2020 v časopise Nature.
„mohu shrnout mé myšlenky v jedno slovo: monumentální,“ říká kardiolog Douglas Mann z Washington University School of Medicine v St. Louis, který nebyl zapojen do studie. „Myslím, že je to opravdu velký úspěch a bude obrovským zdrojem reference pro pole.“
srdeční buňky se ukázaly jako zvláště obtížné studovat. Na rozdíl od některých rakovinných buněk a jiných tkání neexistují žádné srdeční buňky, které by mohly být v laboratoři pěstovány neomezeně a studovány. Místo toho se mnoho srdečních výzkumů provádí pomocí myší, jejichž srdce mají důležité rozdíly od lidských srdcí.
a zdravé lidské srdce lze těžko najít (většina se používá při transplantacích). Seidmanův tým se spoléhal na ty neobvyklé případy, kdy byla zdravá srdce odmítnuta k transplantaci a mohla být zmrazena pro použití ve výzkumu. Nejprve vědci použili vysoce výkonnou sekvenční metodu k definování individuálních charakteristik každé srdeční buňky. Tyto buňky pak zmapovali v šesti oblastech 14 lidských srdcí, sedm od mužů a sedm od žen. „Poprvé máme pro každou buňku PSČ, abychom věděli, do jaké populace patří,“ říká Seidman.
tým také analyzoval hladiny RNA srdečních buněk pomocí fluorescenčních markerů k získání molekulárních podrobností o jejich funkci. Identifikace nejen tam, kde jsou buňky, ale které proteiny produkují, bude zvláštním přínosem pro výzkum, říká Mann. Například porovnáním buněk v nemocných srdcích s buňkami ve zdravých srdcích pomocí atlasu mohou vědci určit rozdíly a zaměřit se na nové terapie srdečních chorob.
ačkoli vědci studovali relativně malou skupinu srdcí („čtrnáct lidí nemůže replikovat světovou populaci,“ říká Seidman), nový atlas odhalil některá biologická překvapení. Tým našel dříve neznámou buněčnou rozmanitost v různých částech srdce. Odhalili také rozdíly mezi zdravým srdcem mužů a žen; ženy měly větší podíl buněk srdečního svalu, nazývané kardiomyocyty, než muži. To vyžaduje další výzkum, říká Seidman, protože tyto buňky mohou obsahovat vodítka k rozdílům v srdečních onemocněních mezi pohlavími.
„to, co vidíme, je zarážející, heterogenita — z hlediska různých typů buněk, které teď víme, tvoří tkáně lidského srdce, a pokud jde o regionální rozdíly v srdci,“ říká kardiolog Hugh Watkins z Oxfordské Univerzity v Anglii, který nebyl součástí studijního týmu. „Je to určitě mnohem složitější orgán, než si mnozí mohli představit!“
atlas je součástí iniciativy Human Cell Atlas, úsilí financovaného iniciativou Chan Zuckerberg mapovat všechny typy buněk v lidském těle. „K tomu je potřeba velká vesnice,“ říká Seidman. Její skupina spolupracovala s mezinárodním týmem odborníků na vše od srdeční chirurgie po výpočetní biologii, aby vytvořila Atlas databáze. Všechna data jsou dostupná na http://www.heartcellatlas.org.
dále Seidman a její kolegové doufají, že rozšíří atlas na rozmanitější populaci (počáteční srdce byla všechna od bílých dárců). Oni jsou také začínají porovnat bílkoviny ve zdravé srdeční buňky ovlivněné onemocnění srdce.
„v pravý čas chceme opravdu vědět, jak různé typy buněk zapadají do mikroskopické a funkční úrovně,“ říká Watkins. „To je další ambiciózní cíl, ale atlas zde poskytnutý je vzrušující začátek.“