Oamenii de știință au creat o hartă digitală detaliată a inimii umane, care ar putea ajuta în cazul tratamentelor personalizate.
„Harta celulară și moleculară a unei inimi umane sănătoase permite cercetătorilor să înțeleagă modul în care funcționează organul și le permite să trateze mai eficient bolile cardiovasculare”, a declarat echipa de cercetători care a realizat harta digitală.
Cercetătorii au analizat aproximativ jumătate de milion de celule individuale, pentru a realiza o cartografiere detaliată a celulelor inimii umane.
Aceștia susțin faptul că harta prezintă o imensă diversitate de celule și dezvăluie tipurile de celule ale mușchilor inimii, celulele sistemului imun cardiac și rețeaua complexă de vase de sânge. De asemenea, prezice modul în care celulele comunică între ele pentru a menține inima funcțională.
„Am creat cea mai detaliată hartă a inimii adulte umane, combinând tehnologii de analiză a celulelor individuale cu metode de inteligență artificială, pentru a caracteriza aproape jumătate de milion de celule unice”, a declarat Dr. Carlos Talavera-Lopez, unul dintre autorii lucrării, din cadrul Institutului Wellcome Sanger.
„Pentru prima dată, am putut observa exact rolul fiecărei celule din inima omului. Această hartă dezvăluie faptul că celulele constituente ale celor patru camere ale inimii se comportă diferit între ele, reflectând diferitele funcții ale fiecărei zone și ajutându-ne să diferențiem o inima sănătoasă de una bolnavă”, a adăugat Dr. Carlos.
Studiul, publicat în revista științifică Nature, face parte din inițiativa organizației Human Cell Atlas pentru a cartografia fiecare tip de celulă din corpul uman.
Cercetătorii susțin faptul că o mai bună cunoaștere a inimii va permite înțelegerea completă a bolilor de inimă, care va conduce la îmbunătățirea medicinei personalizate. De asemenea, acesta susține faptul că, în viitor, ar putea fi utilă în domeniul medicinei regenerative.
„Seturile noastre de date reprezintă o mină de aur de informații, în ceea ce privește observarea subtilităților bolilor de inimă”, a declarat Dr. Michela Noseda, din cadrul Colegiului Imperial din Londra.
În cadrul studiului, cercetătorii au analizat aproximativ 500.000 de celule individuale și nuclee celulare, din cadrul a șase regiuni diferite ale unor inimi sănătoase, provenite de la 14 donatori de organe.
Utilizând tehnologia de ultimă generație a analizei celulelor individuale, tehnici de învățare automată și imagistică, echipa de cercetători a putut identifica ce gene au fost activate, în cadrul fiecărei celule, cu o precizie foarte mare.
Cercetătorii au descoperit că exista diferențe majore între celulele constituente, din diferite zone ale inimii. Fiecare zonă a inimii prezenta seturi specifice de celule, evidențiind diferite tipuri de dezvoltare și răspunsuri, în cazul administrării tratamentelor pentru boli cardiace.
Cele șase zone ale inimii conțineau 11 tipuri de celule diferite, iar cercetătorii au descoperit peste 62 de stări diferite ale celulelor, care nu mai fuseseră observate atât de detaliat.
„Este pentru prima dată când pot fi observate celulele individuale ale inimii umane, la acest nivel, care a devenit posibilă doar prin intermediul secvențierii pe scară largă a unei singure celule”, a declarat profesorul Norbert Hubner, autor principal al lucrării, din cadrul Centrului Max Delbrück pentru Medicină Moleculară, din Germania.
„Acest studiu prezintă puterea genomicii unei singure celule și a colaborării internaționale. Cunoașterea întregii game de celule cardiace și a activității genetice a acestora este o necesitate fundamentală, pentru a înțelege modul în care funcționează inima. Astfel cercetătorii pot analiza modul în care inima răspunde la stres și boli”, a adăugat Prof. Norbert.
„Efortul nostru internațional oferă comunității științifice un set important de informații, prin detalierea celulelor și moleculelor cardiace, care funcționează simultan pentru a pompa sângele în corpul uman”, a declarat Dr. Michela Noseda, autor principal al lucrării, din cadrul Institutului Național al Inimii și Plămânilor. Colegiul Imperial din Londra.
De asemenea, am cartografiat celulele cardiace care pot fi infectate cu SARS-CoV-2 și am constatat faptul că celulele vaselor mici de sange sunt țintite de către virus.
Studiul a fost realizat de către cercetătorii din cadrul Institutului Wellcome Sanger, Centrul Max Delbruck pentru Medicină Moleculară, Școala de Medicină Harvard, Colegiul Imperial din Londra și colaboratorii lor globali.