Ka-thump. Ka-thump. Ka-thump. Bár az idő nagy részében alig vesszük észre, az emberi szív folyamatos dobogása elképesztően összetett teljesítmény. Mint egy zenekar, több ezer sejtnek kell elsajátítania az egyéni előadásokat, valamint együtt kell dolgoznia. most egy tudóscsoport elkészítette az emberi szívsejtek első atlaszát, egy térképgyűjteményt, amely közel félmillió szívsejtet mutat be, és azonosítja mindegyik szerepét a szív szimfóniájában. A kutatók hat régiót vizsgáltak meg 14 egészséges donorszívben, létrehozva egy részletes adatbázist,amely új összehasonlítási alapot nyújt a szívbetegségek tanulmányozásához, amely világszerte a vezető halálok.
ahhoz, hogy megértsük, mi a baj a szívbetegség különböző formáiban, “először tudnunk kell, mi a normális” – mondja a Howard Hughes Medical Institute kutatója, Christine Seidman, a Harvard Egyetem kardiovaszkuláris genetikusa és a Brigham and Women ‘ s Hospital kardiovaszkuláris genetikai Központjának igazgatója. Seidman és munkatársai 24. szeptember 2020-én írják le az új szívatlaszt a Nature folyóiratban.
“egy szóval összefoglalhatom gondolataimat: monumentális” – mondja Douglas Mann kardiológus, a St. Louis-i Washington Egyetem Orvostudományi iskolája, aki nem vett részt a tanulmányban. “Úgy gondolom, hogy ez egy nagyon nagy teljesítmény, és óriási referenciaforrás lesz a mezőny számára.”
a szívsejteket különösen nehéz tanulmányozni. Egyes rákos sejtekkel és más szövetekkel ellentétben nincsenek olyan szívsejtek, amelyeket a laboratóriumban határozatlan ideig lehet termeszteni és tanulmányozni. Ehelyett sok szívkutatást végeznek egerek segítségével, amelyek szívének fontos különbségei vannak az emberi szívektől.
és az egészséges emberi szíveket nehéz megtalálni (a legtöbbet transzplantációkban használják). Seidman csapata azokra a szokatlan esetekre támaszkodott, amikor az egészséges szíveket elutasították transzplantáció céljából, és lefagyasztották a kutatáshoz. Először a kutatók nagy áteresztőképességű szekvenálási módszert alkalmaztak minden szívsejt egyedi jellemzőinek meghatározására. Ezután feltérképezték ezeket a sejteket 14 emberi szív hat régiójában, hetet a férfiaktól és hetet a nőktől. “Először van irányítószám minden cellához, hogy tudjuk, melyik populációhoz tartozik” – mondja Seidman.
a csapat a szívsejtek RNS-szintjét is elemezte fluoreszcens markerek segítségével funkciójuk molekuláris részleteinek összegyűjtésére. Nem csak a sejtek helyének azonosítása, hanem az is, hogy mely fehérjéket termelik, különös áldás lesz a kutatáshoz, mondja Mann. Például, ha összehasonlítjuk a beteg szívek sejtjeit az egészséges szívek sejtjeivel az atlasz segítségével, a kutatók pontosan meghatározhatják a különbségeket és megcélozhatják a szívbetegségek új terápiáit.
bár a kutatók egy viszonylag kis szívcsoportot vizsgáltak (“tizennégy ember nem tudja megismételni a világ népességét” – mondja Seidman), az új atlasz néhány biológiai meglepetést tárt fel. A csapat korábban ismeretlen sejt sokféleséget talált a szív különböző részein. A férfiak és a nők egészséges szíve közötti különbségeket is felfedezték; a nőknél nagyobb arányban voltak szívizomsejtek, úgynevezett cardiomyocyták, mint a férfiaknál. Ez további kutatást igényel, mondja Seidman, mivel ezek a sejtek nyomokat tarthatnak A nemek közötti szívbetegségek különbségeire. mégis, “amit látunk, az feltűnő heterogenitás – a különböző sejttípusok tekintetében, amelyekről most tudjuk, hogy az emberi szív szövetét alkotják, és a szíven belüli regionális különbségek szempontjából” – mondja Hugh Watkins, az angliai Oxford Egyetem kardiológusa, aki nem volt része a kutatócsoportnak. “Ez minden bizonnyal sokkal bonyolultabb szerv, mint sokan gondolnák!”
az atlas a Human Cell Atlas initiative része, a Chan Zuckerberg Initiative által finanszírozott erőfeszítés az emberi test összes sejttípusának feltérképezésére. “Ehhez egy nagy falu kell” – mondja Seidman. Csoportja egy nemzetközi szakértői csapattal dolgozott a szívműtéttől a számítógépes biológiáig az adatbázis atlasz létrehozása érdekében. Az összes adat elérhető a http://www.heartcellatlas.orgcímen.
ezután Seidman és kollégái remélik, hogy kibővítik az atlaszt egy változatosabb populációra (a kezdeti szívek mind fehér donoroktól származtak). Azt is kezdik összehasonlítani az egészséges szívsejtekben előállított fehérjéket a szívbetegségek által érintett fehérjékkel. “a megfelelő időben azt szeretnénk tudni, hogy a különböző sejttípusok hogyan illeszkednek egymáshoz mikroszkopikus és funkcionális szinten” – mondja Watkins. “Ez egy újabb ambiciózus cél, de az itt bemutatott atlasz izgalmas kezdés.”