Ka-thump. Ka-thump. Ka-thump. Även om vi knappt märker det för det mesta, är det stadiga slaget av ett mänskligt hjärta en otroligt komplex prestanda. Som en orkester måste tusentals celler behärska sina individuella föreställningar och arbeta tillsammans. nu har ett team av forskare skapat den första atlasen av mänskliga hjärtceller, en samling kartor som visar nästan en halv miljon hjärtceller och identifierar rollen för var och en i hjärtats symfoni. Forskarna undersökte sex regioner i 14 friska givarhjärtan och skapade en detaljerad databas som ger en ny grund för jämförelse för att studera hjärtsjukdomar, den främsta dödsorsaken över hela världen.
för att förstå vad som går fel i olika former av hjärtsjukdom, ”först måste vi veta vad som är normalt”, säger Howard Hughes Medical Institute utredare Christine Seidman, en kardiovaskulär genetiker vid Harvard University och chef för Cardiovascular Genetics Center vid Brigham and Women ’ s Hospital. Seidman och kollegor beskriver new heart atlas 24 September 2020 i tidskriften Nature.
”Jag kan sammanfatta mina tankar i ett ord: monumental”, säger kardiolog Douglas Mann Från Washington University School of Medicine i St.Louis, som inte var inblandad i studien. ”Jag tycker att det är en riktigt stor prestation och kommer att vara en enorm referenskälla för fältet.”
hjärtceller har visat sig vara särskilt svåra att studera. Till skillnad från vissa cancerceller och andra vävnader finns det inga hjärtceller som kan odlas på obestämd tid i laboratoriet och studeras. Istället görs mycket hjärtforskning med hjälp av möss, vars hjärtan har viktiga skillnader från mänskliga hjärtan.
och friska mänskliga hjärtan kan vara svåra att hitta (de flesta används vid transplantationer). Seidmans team förlitade sig på de ovanliga fall där friska hjärtan avvisades för transplantation och kunde frysas för användning i forskning. Först använde forskarna en sekvenseringsmetod med hög genomströmning för att definiera individuella egenskaper hos varje hjärtcell. De kartlade sedan dessa celler i sex regioner med 14 mänskliga hjärtan, sju från män och sju från Kvinnor. ”För första gången har vi ett Postnummer för varje cell för att veta vilken befolkning den tillhör”, säger Seidman.teamet analyserade också hjärtcellernas RNA-nivåer med hjälp av fluorescerande markörer för att få fram molekylära detaljer om deras funktion. Att identifiera inte bara var celler är, men vilka proteiner de producerar, kommer att vara en speciell välsignelse för forskning, säger Mann. Till exempel, genom att jämföra celler i sjuka hjärtan till de i friska hjärtan med hjälp av atlasen, kan forskare hitta skillnader och rikta in sig på nya terapier för hjärtsjukdomar.även om forskarna studerade en relativt liten grupp hjärtan (”fjorton människor kan inte replikera världens befolkning”, säger Seidman), avslöjade den nya atlasen några biologiska överraskningar. Teamet fann tidigare okänd celldiversitet i olika delar av hjärtat. De avslöjade också skillnader mellan de friska hjärtan hos män och kvinnor; kvinnor hade en större andel hjärtmuskelceller, kallade kardiomyocyter, än män. Det garanterar mer forskning, säger Seidman, eftersom dessa celler kan hålla ledtrådar till skillnader i hjärtsjukdom mellan könen.
fortfarande,” vad vi ser är slående heterogenitet-när det gäller de olika celltyper som vi nu vet utgör vävnaden i det mänskliga hjärtat, och när det gäller de regionala skillnaderna i hjärtat”, säger kardiolog Hugh Watkins från Oxford University i England, som inte var en del av studiegruppen. ”Det är verkligen ett mycket mer komplicerat organ än många kanske hade föreställt sig!”
atlasen är en del av Human Cell Atlas initiative, en insats finansierad av Chan Zuckerberg Initiative för att kartlägga alla celltyper i människokroppen. ”Det krävs en stor by för att göra detta”, säger Seidman. Hennes grupp arbetade med ett internationellt team av experter på allt från hjärtkirurgi till beräkningsbiologi för att skapa databasen atlas. Alla data finns tillgängliga på http://www.heartcellatlas.org.
därefter hoppas Seidman och hennes kollegor att expandera atlasen till en mer varierad befolkning (de första hjärtan var alla från Vita givare). De börjar också jämföra proteinerna i friska hjärtceller med de som drabbats av hjärtsjukdom.
”med tiden vill vi verkligen veta hur de olika celltyperna passar ihop på mikroskopisk och funktionell nivå”, säger Watkins. ”Det är ett annat ambitiöst mål, men atlasen som tillhandahålls här är en spännande start.”