Svaki čovjek je fino ugođen orkestar od više od 37 triliona ćelija. Kartiranje ovog malo poznatog svijeta jedan je od najvećih izazova biologije — i onaj za koji naučnici kažu da su upravo napravili značajan napredak.
Više od 3600 istraživača iz više od 100 zemalja analiziralo je više od 100 miliona ćelija više od 10.000 ljudi, prema najnovijem ažuriranju ambicioznog projekta pokrenutog 2016. za izradu atlasa svake vrste stanica u ljudskom tijelu, piše CNN.
Novo istraživanje temeljeno na nalazima, objavljeno u nekoliko članaka u srijedu u časopisu Nature i srodnim časopisima, predstavlja "skok u razumijevanju ljudskog tijela", prema konzorciju Human Cell Atlas. Taj je pothvat sličan razmjeru i opsegu Projektu ljudskog genoma, za koji su bila potrebna dva desetljeća.
"Stanice su osnovna jedinica života, a kada stvari krenu krivo, krivo krenu prije svega s našim stanicama", rekao je Aviv Regev, osnivač i dopredsjedavajući Atlasa ljudskih stanica i izvršni potpredsjednik za istraživanje i rani razvoj u Genentechu, biotehnološkoj firmi sa sjedištem u južnom San Franciscu, Kalifornija.
“Izazov s kojim smo se suočili je taj što nismo dovoljno dobro poznavali stanice da bismo razumjeli kako varijante i mutacije u našim genima stvarno utječu na bolest. Kad budemo imali ovu kartu, moći ćemo bolje pronaći uzroke bolesti,” rekla je na brifingu za novinare u utorak.
Ažuriranje "karte iz 15. stoljeća"
Regev je usporedio naučno znanje o staničnoj biologiji prije inicijative Atlasa ljudskih stanica s "kartom iz 15. stoljeća".
"Sada, godinama kasnije, razlučivost karte je puno veća", rekla je. “To je više kao Google Maps, gdje imate prikaz stvarne topografije u vrlo visokoj rezoluciji, a povrh toga, imate prikaz ulice koji vam stvarno objašnjava šta se tamo događa. A povrh toga, čak možete vidjeti i obrasce vožnje, poput dinamičkih promjena koje se događaju tokom dana,” dodala je.
"To je korak koji smo napravili… ali još imamo posla."
Izazov je to što različite vrste stanica mogu izgledati morfološki nerazlučive pod mikroskopom, ali mogu dramatično varirati na molekularnoj razini. Štoviše, stanice se mijenjaju kako ljudi stare i u odnosu na vanjski okoliš.
Napredak u tehnologiji sekvenciranja jedne stanice omogućuje naučnicima da razumiju kako se geni u pojedinačnoj stanici uključuju i isključuju analizom RNK, koja očitava DNK sadržanu u svakoj stanici. Ova tehnologija, u kombinaciji sa snažnim računalstvom i metodama umjetne inteligencije, omogućuje istraživačima izradu osobne iskaznice za svaki tip ćelije.
Nekad se mislilo da postoji samo 200-tinjak različitih vrsta stanica. Naučnici sada znaju da ih ima na hiljade.
Konzorcij gradi karte 18 bioloških mreža, od kojih je najsloženija mozak, a prvi cjeloviti nacrt Atlasa ljudskih stanica bit će objavljen 2026. godine, rekao je Regev. Stanični atlas ima za cilj popuniti kariku koja nedostaje između gena, bolesti i terapija liječenja.
"Ovo je samo nevjerovatno uzbudljivo putovanje, u smislu našeg putovanja kroz ljudsko tijelo i otkrića temeljnih novih uvida u naše stanice", rekla je Sarah Teichmann, supredsjednica osnivača Atlasa ljudskih stanica i profesorica na Institutu za matične stanice u Cambridgeu. britanskog sveučilišta Cambridge.
Prekretnice bi mogle otključati nove tretmane
Prekretnice objavljene u srijedu uključuju mapiranje svih stanica crijeva; izrada nacrta o tome kako se ljudski kosturi formiraju u maternici; razumijevanje osnovne strukture timusa, organa koji ima ključnu ulogu u funkcioniranju imunološkog sustava; mapiranje molekularne arhitekture posteljice ; i izrada atlasa krvožilnih stanica čovjeka.
Atlas gastrointestinalnog trakta, koji uključuje tkiva usta do jednjaka, želuca, crijeva i debelog crijeva, stvoren je s podacima iz 1,6 miliona stanica i otkrio je tip stanica koji bi mogao igrati ulogu u hroničnim stanjima kao što je upalna bolest crijeva.
Rana mapa kostura pronašla je određene gene aktivirane u ranim koštanim stanicama koji bi mogli biti povezani s povećanim rizikom od razvoja artritisa kuka u odrasloj dobi.
"Imanje jasnije slike o tome što se događa dok se formira naš kostur i kako to utječe na stanja kao što je osteoartritis, moglo bi pomoći u otkrivanju novih tretmana u budućnosti", rekao je Ken To, istraživač na Institutu Wellcome Sanger u Engleskoj koji je koautor tog istraživanja, u saopćenju.
Engleski naučnik Robert Hooke otkrio je stanice 1665. godine, promatrajući pluto pod mikroskopom. Uveo je riječ ćelija jer su ga uzorci napravljeni od celuloznih stijenki mrtvog pluta podsjećali na blokove ćelija koje su koristili redovnici. Međutim, 200 godina kasnije naučnici su konačno shvatili da su stanice temeljna jedinica ljudskog tijela.
Za razliku od izvornog nacrta ljudskog genoma, koji se uglavnom temeljio na jednoj osobi, stanični atlas ima za cilj biti globalno reprezentativan i uključuje istraživače i uzorke ljudskog tkiva iz cijelog svijeta.
Projekt je već doveo do nekih značajnih otkrića, uključujući otkriće prethodno nepoznatog tipa stanica u respiratornom traktu koji se zove ionocit. Proučavanje ove rijetke vrste stanica moglo bi dovesti do novih načina liječenja cistične fibroze, genetskog stanja uzrokovanog genom koji utječe na kretanje soli i vode u i iz stanica.
Tokom pandemije Covid-19, zajednica Human Cell Atlas iskoristila je dostupne podatke kako bi otkrila da su nos, oči i usta bili najpodložniji infekciji.
“Samo kroz podatke Atlasa ljudskih stanica bilo je jasno da su te stanice bile… ulazne točke prije nego što je virus nastavio u unutarnje organe. To zapravo vrlo jednostavno ilustrira koliko je važna zdrava referentna karta ljudskog tijela i duboko molekularno razumijevanje nas samih,” rekao je Teichmann.
Jeremy Farrar, glavni naučnik Svjetske zdravstvene organizacije, koji nije bio uključen u istraživanje, složio se da spoznaje koje proizlaze iz atlasa “već preoblikuju naše razumijevanje zdravlja i bolesti”.
"Ova značajna zbirka radova međunarodne zajednice Human Cell Atlas naglašava ogroman napredak prema mapiranju svake pojedine vrste ljudske stanice i kako se one mijenjaju kako odrastamo i starimo", rekao je Farrar u izjavi.
