Создана подробная клеточная карта человеческого сердца – может помочь в индивидуальном лечении сердца

Команда проанализировала почти полмиллиона отдельных клеток, чтобы построить самый обширный на сегодня клеточный атлас.

Ученые создали подробную клеточную и молекулярную карту здорового человеческого сердца, чтобы понять, как функционирует этот жизненно важный орган, и пролить свет на то, что идет не так с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Работой, опубликованной в журнале “Nature сегодня” (24 сентября 2020 г.), руководили исследователи из Гарвардской медицинской школы, Бригама и женской больницы, Института Велком Сангер, Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка (MDC) в Германии, Имперского колледжа Лондона и их глобальные сотрудники.

Команда проанализировала почти полмиллиона отдельных клеток, чтобы построить самый обширный на сегодня клеточный атлас человеческого сердца. Атлас показывает огромное разнообразие клеток и показывает типы клеток сердечной мышцы, защитные иммунные клетки сердца и сложную сеть кровеносных сосудов. Он также предсказывает, как клетки взаимодействуют, чтобы поддерживать работу сердца.

По словам исследователей, эта работа также закладывает основу для терапии, основанной на регенеративной медицине в будущем.

В этих бьющихся клетках человеческого сердца ученые выделили белок, важный для сокращения мышц (зеленый). Новый атлас клеток показывает, что этот и другие белки находятся в разных местах клеток сердца. Предоставлено: лаборатория Зайдмана.

Среднее человеческое сердце за всю жизнь доставляет организму более 2 миллиардов ударов, необходимых для поддержания жизни. При этом он помогает доставлять кислород и питательные вещества к клеткам, тканям и органам и позволяет удалять углекислый газ и продукты жизнедеятельности. Каждый день сердце бьется около 100000 раз с односторонним потоком через четыре разные камеры, меняя скорость с отдыхом, упражнениями и стрессом. Каждый удар требует изысканно сложной, но идеальной синхронизации между различными клетками в разных частях сердца. Когда эта сложная координация нарушается, это может привести к сердечно-сосудистым заболеваниям, ведущей причине смерти во всем мире, ежегодно убивая около 17,9 миллиона человек.

Детальное описание молекулярных процессов внутри клеток здорового сердца имеет решающее значение для понимания того, как дела идут наперекосяк при сердечных заболеваниях. Такие знания могут привести к более точным и лучшим стратегиям лечения различных форм сердечно-сосудистых заболеваний.

«Миллионы людей проходят лечение от сердечно-сосудистых заболеваний. Понимание здорового сердца поможет нам понять взаимодействия между типами клеток и состояниями клеток, которые могут обеспечивать функционирование на протяжении всей жизни, и то, как они различаются при заболеваниях », – сказала соавтор исследования Кристин Зайдман, профессор медицины Института Блаватника при Гарвардской медицинской школе, и сердечно-сосудистый генетик в Brigham and Women’s.

«В конечном счете, эти фундаментальные идеи могут предложить конкретные цели, которые могут привести к индивидуализированному лечению в будущем, созданию индивидуальных лекарств от болезней сердца и повышению эффективности лечения для каждого пациента», – сказал Сейдман.

Это то, что исследователи намеревались сделать в новом исследовании.

Команда исследовала около 500000 отдельных клеток и ядер клеток из шести различных областей сердца, полученных от 14 доноров органов, сердца которых были здоровыми, но непригодными для трансплантации.

Исследователи обнаружили существенные различия в клетках в разных областях сердца. Они также заметили, что каждая область сердца имеет определенные подмножества клеток – открытие, которое указывает на различное происхождение развития и предполагает, что эти клетки будут по-разному реагировать на лечение.

«Этот проект знаменует собой начало нового понимания того, как сердце построено из отдельных клеток, многие из которых имеют разное состояние клеток», – сказал соавтор исследования Дэниел Райхарт, научный сотрудник по генетике Гарвардской медицинской школы. «Зная региональные различия в сердце, мы можем начать учитывать влияние возраста, физических упражнений и болезней и помочь подтолкнуть кардиологию к эре точной медицины».

«Это первый раз, когда кто-то изучает отдельные клетки человеческого сердца в таком масштабе, что стало возможным только с крупномасштабным секвенированием отдельных клеток», – сказал Норберт Хюбнер, соавтор и профессор Центра Макса Дельбрюка. для молекулярной медицины. «Это исследование показывает силу одноклеточной геномики и международного сотрудничества», – добавил он. «Знание всего спектра сердечных клеток и их активности генов является фундаментальной необходимостью для понимания того, как работает сердце, и для того, чтобы начать разгадывать, как оно реагирует на стресс и болезни».

«Наши международные усилия предоставляют бесценный набор информации для научного сообщества, освещая клеточные и молекулярные детали сердечных клеток, которые работают вместе, перекачивая кровь по телу», – сказала соавтор исследования Микела Нозеда из Имперского колледжа в Лондоне. «Мы составили карту сердечных клеток, которые могут быть потенциально инфицированы SARS-CoV-2, и обнаружили, что специализированные клетки мелких кровеносных сосудов также являются вирусными мишенями», – сказала она. «Наши наборы данных – это кладезь информации для понимания тонкостей сердечных заболеваний».

Исследователи также сосредоточились на понимании восстановления сердца, изучении того, как иммунные клетки взаимодействуют и взаимодействуют с другими клетками здорового сердца и чем это отличается от скелетных мышц.

Дальнейшие исследования будут включать изучение того, можно ли заставить клетки сердца восстанавливаться.

«Атлас клеток сердца, открытый для исследователей во всем мире, – это фантастический ресурс, который приведет к новому пониманию здоровья и болезней сердца, новым методам лечения и, возможно, даже к поиску способов восстановления поврежденной ткани сердца», – сказала она.

Это исследование было поддержано Британским фондом сердца, Европейским исследовательским советом, Федеральным министерством образования и исследований Германии, Deutsches Zentrum für Herz-Kreislaufforschung eV, Leducq Fondation, Немецким исследовательским фондом, стипендиями Китайского совета, Фондом Александра фон Гумбольдта, EMBO, Канадские институты исследований в области здравоохранения, Фонд сердца и инсульта Канады, Alberta Innovates, Инициатива Чана Цукерберга, Институт Wellcome Sanger, Wellcome, Национальные институты здоровья США и Медицинским институтом Говарда Хьюза.

Джонатан Сейдман, профессор генетики Фонда Генриетты Б. и Фредерика Х. Бугера в Институте Блаватника в HMS, также является соавтором. Моника Литвиюкова и Карлос Талавера-Лопес из Института Сангера и Хенрике Маатц из Центра Макса Дельбрюка являются соавторами с Даниэлем Райхартом.

Подпишись

Поделитесь этой статьей

Григорий Чапкис

Молодая любовь хореографа Григория Чапкиса: кто она и как ее приняли старшие дети шоумена?

Сначала Григорий Чапкис танцевал, чтобы выжить, а сейчас танцует, чтобы жить на полную.
Юлія Началова і дочка Віра

До слез: дочь Юлии Началовой спела главный хит покойной певицы (ВИДЕО)

Вера Алдонина исполнила знаменитую песню мамы Юлии Началовой "Герой не моего романа".
Ксения Мишина и Александр Эллерт

“Родила!”: Александр Эллерт озадачил неожиданным заявлением о Ксении Мишиной

Экс-холостячка Ксения Мишина и ее избранник Александр Эллерт празднуют важное событие.
Ани Лорак и Филипп Киркоров

Ани Лорак на семейном празднике у Киркорова спела для гостей украинскую песню: вспомнила о родине

Певица Ани Лорак, которая долгое время живет и работает в России, развлекала гостей на празднике у Филиппа Киркорова украинской песней.
Оля Полякова вместе с дочерью Машей спародировали Олю Фреймут

Оля Полякова с дочкой Машей жестко посмеялись над Ольгой Фреймут и высмеяли ее за уроки этикета

Певица Оля Полякова вместе с дочерью Машей спародировали Олю Фреймут.

Популярное

Последние новости