Учёные создали детальную клеточную карту сердца

В честь Всемирного дня сердца, учреждённого ВОЗ и ЮНЕСКО 29 сентября 1999 года, представляем Вашему вниманию уникальный проект группы учёных из Имперского колледжа Лондона, Гарвардской медицинской школы, Центра молекулярной медицины им. Макса Дельбрюка и Института Сенгера, которые создали детальную клеточную карту сердца.

Зелёным цветом обозначен протеин, который отвечает за сокращение сердечной мышцы / Seidman Laboratory

Команда исследователей проанализировала бесчисленное количество клеток, чтобы использовать полученные данные для построения наиболее подробной карты человеческого сердца. Карта демонстрирует широкое разнообразие клеток, тканей и структур, которые образуют стенки сердца (эпикард, миокард и эндокард), его клапанный аппарат, а также густо пронизывающие их кровеносные сосуды и нервные волокна. Помимо визуального отображения всех элементов органа, проект также наглядно показывает сложную схему взаимодействия между ними.

Sanger Institute
Учёные создали детальную клеточную карту сердца
Twitter/ImperialNHLI

За всю жизнь среднестатистическое человеческое сердце делает более 2 миллиардов ударов. Каждый удар играет чрезвычайно важную роль в процессе обеспечения всего тела кислородом и питательными веществами, а также в выведении углекислого газа и продуктов жизнедеятельности клеток, тканей и органов. Для поддержания здорового сердечного ритма, способного адаптироваться к различным нагрузкам и стрессам, необходима безупречная синхронизация всех клеток в разных частях сердца. Следствием нарушений этой координации являются многочисленные сердечно-сосудистые заболевания, признанные ведущей причиной смерти во всём мире. Ежегодно их жертвами становятся около 17,9 миллиона людей.

Spencer Phillips

По мнению исследователей, изучение работы сердца на клеточном и молекулярном уровне является ключом к пониманию того, как развиваются заболевания. Более того, подобные глубокие познания станут у истоков более точных и эффективных стратегий как предупреждения, так и лечения ССЗ. В частности, учёных интересуют изменения во взаимодействии различных типов сердечных клеток, происходящие в случае наступления болезни. Один из авторов исследования – профессор медицины Кристин Сейдмэн из Гарвардской медицинской школы – пояснила, что чёткое представление о принципах, лежащих в основе безупречной координации работы клеток сердца, позволит усовершенствовать существующие медицинские протоколы с целью персонализации методов лечения в зависимости от состояния конкретного пациента и его потребностей.

Учёные создали детальную клеточную карту сердца
HEART CELL ATLAS

Начальный этап проекта заключался в детальном изучении 500 тысяч клеток и клеточных ядер, взятых из 6 участков сердца. Исследование проходило на основе здоровых сердец 14 доноров органов, которые по какой-либо причине оказались неподходящими для трансплантации. Помимо лабораторного анализа каждой отдельной клетки, учёные использовали специально разработанные программы машинного обучения. Их главной целью был поиск генетических различий, обусловленных расположением клеток и их локальными функциями. В ходе исследования образцов специалисты обнаружили, что даже клетки одного типа, например, кардиомиоциты, отличаются друг от друга в зависимости от местонахождения в сердце. Подробный анализ подтипов клеток позволил исследователям прийти к выводу, что наблюдаемые различия проявляются ещё на этапе развития организма. Исходя из этого, можно предположить, что все эти подтипы клеток могут по-разному реагировать на лечение, потому, например, один препарат может оказаться действенным для одних подтипов и совершенно бесполезным для других.

Фибропласты и перициты тканей правого желудочка (ядра клеток голубого цвета). Красные точки – белки ACE2, которые являются рецептором и точкой входа в клетку некоторых коронавирусов / Daniel Reichart

Данный проект является одним из ответвлений международной инициативы Human Cell Atlas, в рамках которой учёные намереваются создать подробную карту всего человеческого организма на клеточном уровне. Столь детальный подход к рассмотрению тела человека стал возможным благодаря современным технологиям, позволившим осуществить секвенирование ДНК одиночных клеток. Подобные процедуры открыли разнообразие, казалось бы, незначительных отличий генома клеток и их роль в синхронизации активности сердца. Кроме того, исследователи изучили, как одиночные клетки в составе артерий и вен адаптировались к работе с разным давлением и составом крови. По мнению соавтора исследования Микелы Нозеда, данная информация поможет медикам лучше понять, как происходят нарушения, приводящие к коронарной недостаточности.

Учёные создали детальную клеточную карту сердца
Human Cell Atlas

Не менее значимой частью исследования было изучение работы вирусных агентов с различными клетками сердца. В частности, учёных интересовало, как это взаимодействие отличается от действия вирусов вроде SARS-CoV-2 на другие мышцы человеческого организма. Детальное рассмотрение образцов показало, что, помимо кардиомиоцитов, мишенями для патогенов являются и некоторые клетки в небольших кровеносных сосудах, что способствует усугублению течения заболевания. Дальнейший ход исследования будет направлен на изучение возможностей обновления клеток сердца, а также на поиск механизмов запуска их естественного восстановления.

 

HEART CELL ATLAS

Поделиться в соцсетях

Добавить комментарий