Nytt atlas kartlegger 1,6 millioner menneskelige tarmceller i detalj med enestående nøyaktighet

Det mest omfattende kartet over menneskelige tarmceller hittil er laget ved å kombinere romlige data og enkeltkjernedata fra 1,6 millioner celler.

Kartlegging av tarmceller kan gi mer innsikt i hva som skjer i sykdommer som tarmkreft og inflammatorisk tarmsykdom (IBD). Ved hjelp av atlaset har forskere ved Sanger-instituttet og kollegene deres identifisert en ny rolle for en bestemt tarmcelle som kan være involvert i en betennelsessyklus hos noen mennesker, noe som forårsaker smerte og ubehag.

Studien, publisert i tidsskriftet Nature, beskriver hvordan teamet kombinerte mer enn 25 enkeltkjernedatasett om menneskelig gastrointestinal (GI) for å lage verdens største fritt tilgjengelige dataressurs for tarmen. Denne ressursen inkluderer prøver fra både friske individer og de som lider av ulike sykdommer.

Betydningen av tarmcellekartet

Ved å bedre forstå tarmens struktur i helse og sykdom, kan forskere identifisere viktige endringer som kan være forbundet med utbruddet av sykdommer som ulcerøs kolitt og Crohns sykdom, samt oppdage nye mål for legemiddelutvikling.

Denne artikkelen er en del av en serie publikasjoner (Nature Portfolio) knyttet til Human Cell Atlas-prosjektet, som representerer betydelige fremskritt i vår forståelse av menneskekroppen. Disse studiene belyser viktige aspekter ved utviklingsbiologi, helse og sykdom, og bidrar til utviklingen av analytiske verktøy som vil hjelpe til med utviklingen av et atlas for menneskelige celler.

Mage-tarmkanalen omfatter organene som er ansvarlige for fordøyelsen, fra munnen til anusen. Den utfører viktige funksjoner som å absorbere næringsstoffer og beskytte mot patogener. Mage-tarmsykdommer rammer millioner av mennesker over hele verden. For eksempel rammer ulcerøs kolitt og Crohns sykdom mer enn 7 millioner mennesker. Disse sykdommene er preget av symptomer som magesmerter, diaré, endetarmsblødning, tretthet og leddproblemer.

Tarmkreft, også kjent som kolorektal kreft, er den fjerde vanligste kreftformen i Storbritannia, med nesten 43 000 personer diagnostisert hvert år. Det er rundt to millioner tilfeller over hele verden.

Skape en harmonisert ressurs

På grunn av viktigheten av disse sykdommene er det utført mange enkeltkjernestudier av mage-tarmcellestruktur. Fragmenterte data og metoder har imidlertid gjort det vanskelig for eksterne forskere å bruke disse ressursene.

For å løse dette problemet utviklet forskerne et verktøy for dataharmonisering, som skaper en standardisert ressurs av tarmceller som er tilgjengelig for forskere over hele verden. Verktøyet kan også brukes på andre organer for videre forskning.

Det resulterende atlaset kombinerer 25 datasett og inkluderer 1,6 millioner celler med enkeltkjerne- og romlige data, som gir informasjon om celletyper, deres plassering og interaksjoner med miljøet. Atlaset inkluderer data fra friske individer så vel som pasienter med mage- og tarmkreft, cøliaki, ulcerøs kolitt og Crohns sykdom.

Oppdagelsen av en ny rolle for celler

Teamet oppdaget en celletype kjent som intestinale metaplastiske celler som kan være involvert i betennelse. Disse cellene, som vanligvis er involvert i å reparere mageslimhinnen, viste genetiske likheter med andre mage-tarmceller assosiert med betennelse. Forskerne spekulerer i at betennelsen ved IBD forårsaker endringer i disse cellene, noe som øker betennelsen.

Anvendelse av atlaset

Atlaset er tilgjengelig gratis, og nye prosesser er utviklet for å tillate at fremtidige forskningsdata legges til, noe som skaper en dynamisk og tilgjengelig ressurs for forskere.

Dr. Amanda Oliver, førsteforfatter fra Sanger Institute, sa:
«De romlige dataene og dataene fra én cellekjerne gir unik innsikt i hvordan tarmcellene samhandler, noe som bidrar til å bedre forstå hvordan menneskekroppen fungerer. Vi håper at forskere vil fortsette å bygge videre på denne ressursen og legge til ny innsikt for å forbedre menneskers helse.»

Dr. Rasa Elmentaite, medforfatter av studien, la til:
«Dette integrerte atlaset inneholder en enorm mengde data, som lar oss identifisere patogene celletyper som kan være mål for fremtidige tiltak.»

Professor Sarah Teichmann, medgründer av Human Cell Atlas, sa:
«Dette atlaset demonstrerer hva som kan oppnås gjennom åpent samarbeid mellom forskere fra hele verden. Det er et kraftig verktøy for å forstå sykdommer og utvikle nye behandlinger.»