Nyt atlas kortlægger 1,6 millioner menneskelige tarmceller i detaljer med hidtil uset nøjagtighed

Det hidtil mest omfattende kort over menneskelige tarmceller er blevet skabt ved at kombinere rumlige data og data fra én kerne fra 1,6 millioner celler.

Kortlægning af tarmceller kan give mere indsigt i, hvad der foregår i sygdomme som tarmkræft og inflammatorisk tarmsygdom (IBD). Ved hjælp af atlasset har forskere ved Sanger Institute og deres kolleger identificeret en ny rolle for en bestemt tarmcelle, der kan være involveret i en inflammationscyklus hos nogle mennesker, hvilket forårsager smerte og ubehag.

Undersøgelsen, der er offentliggjort i tidsskriftet Nature, beskriver, hvordan teamet kombinerede mere end 25 single-core datasæt om human gastrointestinal (GI) for at skabe verdens største frit tilgængelige dataressource om tarmsystemet. Denne ressource omfatter prøver fra både raske individer og personer, der lider af forskellige sygdomme.

Betydningen af tarmcellekortet

Ved bedre at forstå tarmens struktur i forbindelse med sundhed og sygdom kan forskere identificere centrale ændringer, der kan være forbundet med udviklingen af sygdomme som colitis ulcerosa og Crohns sygdom, samt opdage nye mål for lægemiddeludvikling.

Denne artikel er en del af en serie publikationer (Nature Portfolio) tilknyttet Human Cell Atlas-projektet, der repræsenterer betydelige fremskridt i vores forståelse af menneskekroppen. Disse studier belyser centrale aspekter af udviklingsbiologi, sundhed og sygdom og bidrager til udviklingen af analytiske værktøjer, der vil hjælpe med udviklingen af et humant celleatlas.

Mave-tarmkanalen omfatter de organer, der er ansvarlige for fordøjelsen, fra mund til anus. Den udfører vigtige funktioner såsom at absorbere næringsstoffer og beskytte mod patogener. Mave-tarmsygdomme rammer millioner af mennesker verden over. For eksempel rammer colitis ulcerosa og Crohns sygdom mere end 7 millioner mennesker. Disse sygdomme er karakteriseret ved symptomer som mavesmerter, diarré, rektal blødning, træthed og ledproblemer.

Tarmkræft, også kendt som kolorektal kræft, er den fjerde mest almindelige kræftform i Storbritannien, med næsten 43.000 diagnosticerede personer hvert år. Der er omkring to millioner tilfælde på verdensplan.

Oprettelse af en harmoniseret ressource

På grund af disse sygdommes betydning er der udført mange enkeltkerneundersøgelser af mave-tarmcellestruktur. Fragmenterede data og metoder har imidlertid gjort det vanskeligt for eksterne forskere at bruge disse ressourcer.

For at løse dette problem udviklede forskerne et dataharmoniseringsværktøj, der skaber en standardiseret ressource af tarmceller, som er tilgængelig for forskere over hele verden. Værktøjet kan også anvendes på andre organer til videre forskning.

Det resulterende atlas kombinerer 25 datasæt og inkluderer 1,6 millioner celler med enkeltkerne- og spatiale data, der giver information om celletyper, deres placering og interaktioner med miljøet. Atlaset inkluderer data fra raske individer såvel som patienter med gastro- og kolorektal kræft, cøliaki, colitis ulcerosa og Crohns sygdom.

Opdagelsen af en ny rolle for celler

Holdet opdagede en celletype kendt som intestinale metaplastiske celler, der kan være involveret i inflammation. Disse celler, som normalt er involveret i reparation af mavesækkens slimhinde, udviste genetiske ligheder med andre mave-tarmceller forbundet med inflammation. Forskerne spekulerer i, at inflammationen ved IBD forårsager ændringer i disse celler, hvilket øger inflammationen.

Anvendelse af atlaset

Atlasset er gratis tilgængeligt, og der er udviklet nye processer, der gør det muligt at tilføje fremtidige forskningsdata, hvilket skaber en dynamisk og tilgængelig ressource for forskere.

Dr. Amanda Oliver, førsteforfatter fra Sanger Institute, udtalte:
"De rumlige data og data fra én enkelt kerne giver en unik indsigt i, hvordan tarmceller interagerer, hvilket hjælper med at forstå bedre, hvordan menneskekroppen fungerer. Vi håber, at forskere vil fortsætte med at bygge videre på denne ressource og tilføje nye indsigter for at forbedre menneskers sundhed."

Dr. Rasa Elmentaite, medforfatter til undersøgelsen, tilføjede:
"Dette integrerede atlas indeholder en enorm mængde data, der giver os mulighed for at identificere patogene celletyper, der kan være mål for fremtidige interventioner."

Professor Sarah Teichmann, medstifter af Human Cell Atlas, udtalte:
"Dette atlas demonstrerer, hvad der kan opnås gennem åbent samarbejde mellem forskere fra hele verden. Det er et stærkt værktøj til at forstå sygdomme og udvikle nye behandlinger."