Ka-thump. Ka-thump. Ka-thump. Hoewel we het meestal nauwelijks opmerken, is het gestaag kloppen van een menselijk hart een verbazingwekkend complexe voorstelling. Net als een orkest moeten duizenden cellen hun individuele optredens beheersen en samenwerken.
een team van wetenschappers heeft nu de eerste atlas van menselijke hartcellen gemaakt, een verzameling kaarten die bijna een half miljoen hartcellen tonen en de rol van elk in de symfonie van het hart identificeren. De onderzoekers onderzochten zes regio ‘ s in 14 gezonde donorharten en creëerden een gedetailleerde database die een nieuwe vergelijkingsbasis biedt voor het bestuderen van hartziekten, de belangrijkste doodsoorzaak wereldwijd. om te begrijpen wat er mis gaat in verschillende vormen van hartziekten, “eerst moeten we weten wat normaal is,” zegt Howard Hughes Medical Institute onderzoeker Christine Seidman, een cardiovasculaire geneticus aan Harvard University en directeur van het Cardiovascular Genetics Center in Brigham and Women ‘ s Hospital. Seidman en collega ‘ s beschrijven de nieuwe hartatlas 24 September 2020 in het tijdschrift Nature. “I can resumize my thoughts in one word: monumental,” zegt cardioloog Douglas Mann van de Washington University School Of Medicine in St.Louis, die niet betrokken was bij de studie. “Ik denk dat het een hele grote prestatie is en een geweldige referentiebron voor het vakgebied zal zijn.”
hartcellen zijn bijzonder moeilijk te bestuderen gebleken. In tegenstelling tot sommige kankercellen en andere weefsels, zijn er geen hartcellen die voor onbepaalde tijd in het laboratorium kunnen worden gekweekt en bestudeerd. In plaats daarvan, veel hartonderzoek wordt gedaan met behulp van muizen, waarvan de harten hebben belangrijke verschillen van de menselijke harten.
en gezonde menselijke harten kunnen moeilijk te vinden zijn (de meeste worden gebruikt bij transplantaties). Het team van Seidman vertrouwde op de ongewone gevallen waarin gezonde harten werden afgewezen voor transplantatie en konden worden ingevroren voor gebruik in onderzoek. Eerst, gebruikten de onderzoekers een hoog-productie het rangschikken methode om individuele kenmerken van elke hartcel te definiëren. Ze brachten die cellen in kaart in zes gebieden van 14 menselijke harten, zeven van mannen en zeven van vrouwen. “Voor het eerst hebben we een Postcode voor elke cel om te weten tot welke populatie het behoort”, zegt Seidman.
het team analyseerde ook de RNA-waarden van hartcellen met behulp van fluorescerende markers om moleculaire details van hun functie te verkrijgen. Het identificeren van niet alleen waar cellen zijn, maar welke eiwitten ze produceren, zal een bijzondere zegen zijn voor onderzoek, zegt Mann. Bijvoorbeeld, door cellen in zieke harten te vergelijken met die in gezonde harten die de atlas gebruiken, kunnen onderzoekers verschillen lokaliseren en nieuwe therapieën voor hart-en vaatziekten richten.hoewel de onderzoekers een relatief kleine groep harten bestudeerden (“veertien mensen kunnen de wereldbevolking niet repliceren”, zegt Seidman), onthulde de nieuwe atlas enkele biologische verrassingen. Het team vond voorheen onbekende celdiversiteit in verschillende delen van het hart. Zij ontdekten ook verschillen tussen de gezonde harten van mannetjes en wijfjes; wijfjes hadden een groter aandeel van hartspiercellen, genoemd cardiomyocytes, dan mannetjes. Dat rechtvaardigt meer onderzoek, zegt Seidman, omdat die cellen aanwijzingen kunnen bevatten voor verschillen in hart-en vaatziekten tussen de geslachten.
toch,” wat we zien is opvallende heterogeniteit-in termen van de diverse celtypes waarvan we nu weten dat ze het weefsel van het menselijk hart vormen, en in termen van de regionale verschillen binnen het hart, ” zegt cardioloog Hugh Watkins van de Universiteit van Oxford in Engeland, die geen deel uitmaakte van het studieteam. “Het is zeker een veel ingewikkelder orgel dan velen hadden gedacht!”
De atlas maakt deel uit van het Human Cell Atlas initiative, een inspanning gefinancierd door het Chan Zuckerberg Initiative om alle celtypes in het menselijk lichaam in kaart te brengen. “Daarvoor is een groot dorp nodig”, zegt Seidman. Haar groep werkte met een internationaal team van experts aan alles van hartchirurgie tot computationele biologie om de database atlas te creëren. Alle gegevens zijn beschikbaar onder http://www.heartcellatlas.org. vervolgens hopen Seidman en haar collega ‘ s de atlas uit te breiden naar een meer diverse populatie (de initiële harten waren allemaal van blanke donoren). Zij beginnen ook de proteã nen te vergelijken die in gezonde hartcellen worden gemaakt met die door hartkwaal worden beà nvloed.
” te zijner tijd willen we echt weten hoe de verschillende celtypes op microscopisch en functioneel niveau bij elkaar passen,” zegt Watkins. “Dat is ook een ambitieus doel, maar de atlas die hier wordt aangeboden is een spannende start.”