Ka-thump. Ka-thump. Ka-thump. Deși abia o observăm de cele mai multe ori, bătăile constante ale unei inimi umane sunt o performanță uimitor de complexă. Ca o orchestră, mii de celule trebuie să-și stăpânească performanțele individuale, precum și să lucreze împreună. acum, o echipă de oameni de știință a creat primul atlas al celulelor inimii umane, o colecție de hărți care arată aproape jumătate de milion de celule cardiace și identifică rolul fiecăruia în Simfonia inimii. Cercetătorii au examinat șase regiuni din 14 inimi sănătoase ale donatorilor, creând o bază de date detaliată care oferă o nouă bază de comparație pentru studierea bolilor de inimă, principala cauză de deces la nivel mondial.
pentru a înțelege ce se întâmplă greșit în diferite forme de boli de inimă, „mai întâi trebuie să știm ce este normal”, spune cercetătorul Institutului Medical Howard Hughes, Christine Seidman, genetician cardiovascular la Universitatea Harvard și director al Centrului de genetică cardiovasculară de la Brigham and Women ‘ s Hospital. Seidman și colegii descriu noul atlas al inimii 24 septembrie 2020, în revista Nature.
„îmi pot rezuma gândurile într-un singur cuvânt: monumental”, spune cardiologul Douglas Mann de la școala de Medicină a Universității Washington din St.Louis, care nu a fost implicat în studiu. „Cred că este o realizare foarte mare și va fi o sursă extraordinară de referință pentru domeniu.”
celulele inimii s-au dovedit deosebit de dificil de studiat. Spre deosebire de unele celule canceroase și alte țesuturi, nu există celule cardiace care să poată fi cultivate la nesfârșit în laborator și studiate. În schimb, multe cercetări cardiace se fac folosind șoareci, ale căror inimi au diferențe importante față de inimile umane.
și inimile umane sănătoase pot fi greu de găsit (majoritatea sunt folosite în transplanturi). Echipa lui Seidman s-a bazat pe acele cazuri neobișnuite în care inimile sănătoase au fost respinse pentru transplant și ar putea fi înghețate pentru a fi utilizate în cercetare. În primul rând, cercetătorii au folosit o metodă de secvențiere cu randament ridicat pentru a defini caracteristicile individuale ale fiecărei celule cardiace. Apoi au cartografiat aceste celule în șase regiuni din 14 inimi umane, șapte de la bărbați și șapte de la femei. „Pentru prima dată, avem un cod poștal pentru fiecare celulă pentru a ști din ce populație aparține”, spune Seidman.
echipa a analizat, de asemenea, nivelurile de ARN ale celulelor cardiace folosind markeri fluorescenți pentru a culege detalii moleculare ale funcției lor. Identificarea nu numai a locului în care se află celulele, ci și a proteinelor pe care le produc, va fi un avantaj special pentru cercetare, spune Mann. De exemplu, prin compararea celulelor din inimile bolnave cu cele din inimile sănătoase folosind Atlasul, cercetătorii ar putea identifica diferențele și viza noi terapii pentru bolile de inimă.deși cercetătorii au studiat un grup relativ mic de inimi („paisprezece oameni nu pot reproduce populația lumii”, spune Seidman), noul atlas a dezvăluit câteva surprize biologice. Echipa a descoperit o diversitate de celule necunoscute anterior în diferite părți ale inimii. De asemenea, au descoperit diferențe între inimile sănătoase ale bărbaților și femelelor; femelele aveau o proporție mai mare de celule musculare cardiace, numite cardiomiocite, decât bărbații. Acest lucru justifică mai multe cercetări, spune Seidman, deoarece aceste celule ar putea deține indicii despre diferențele de boli de inimă între sexe.
totuși,” ceea ce vedem este o eterogenitate izbitoare-în ceea ce privește diferitele tipuri de celule pe care le cunoaștem acum alcătuiesc țesutul inimii umane și în ceea ce privește diferențele regionale din inimă”, spune cardiologul Hugh Watkins de la Universitatea Oxford din Anglia, care nu a făcut parte din echipa de studiu. „Este cu siguranță un organ mult mai complicat decât și-ar fi putut imagina mulți!”
Atlasul face parte din inițiativa human cell Atlas, un efort finanțat de inițiativa Chan Zuckerberg de a cartografia toate tipurile de celule din corpul uman. „Este nevoie de un sat mare pentru a face acest lucru”, spune Seidman. Grupul ei a lucrat cu o echipă internațională de experți în orice, de la chirurgia cardiacă la biologia computațională, pentru a crea baza de date atlas. Toate datele sunt disponibile la http://www.heartcellatlas.org. în continuare, Seidman și colegii ei speră să extindă Atlasul la o populație mai diversă (inimile inițiale erau toate de la donatori albi). De asemenea, încep să compare proteinele produse în celulele inimii sănătoase cu cele afectate de boli de inimă. „în timp util, ceea ce vrem cu adevărat să știm este modul în care diferitele tipuri de celule se potrivesc împreună la nivel microscopic și funcțional”, spune Watkins. „Acesta este un alt obiectiv ambițios, dar Atlasul oferit aici este un început interesant.”