Nature: биологи создали атлас с «Google Картами» организма

Международная группа ученых завершила исследование, в котором они проанализировали данные о более чем 100 миллионах клеток, взятых от 10 тысяч доноров. Воспользовавшись мощными алгоритмами искусственного интеллекта, исследователи смогли создать уникальный атлас клеток, который уже сейчас предоставляет бесценные сведения о функционировании человеческого организма.

Проект, сравнимый с «Google Картами» для биологии, открыл двери к множеству новых открытий, включая идентификацию ранее неизвестного типа клеток в кишечнике, а также углубленное понимание развития скелета и функций плаценты. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature.

Каждый миг нашей жизни, каждое движение и даже простое дыхание зависят от сложного взаимодействия миллиардов клеток внутри нашего тела. Эти клетки являются разнообразными по своему строению, функциям и химическому составу. Например, нейроны головного мозга отвечают за передачу электрических сигналов, позволяя нам обрабатывать информацию, в то время как эритроциты переносят кислород к органам и тканям, а клетки кишечника играют ключевую роль в процессе пищеварения.

Понимание функций отдельных клеток и механизмов их нарушения, приводящих к различным заболеваниям, стало важной задачей для ученых, и работа над картированием клеток ведется уже длительное время. Однако объем информации о клетках человека колоссален: организмы состоят из десятков триллионов клеток, каждая из которых индивидуальна по своему генетическому набору, а также по выраженности различных характеристик, которые могут значительно варьироваться у разных людей.

С 2017 года биологи со всего мира напряженно трудятся над этой проблемой, собрав данные о более чем 100 миллионах клеток, основанных на образцах тканей от 10 тысяч доноров. Используя алгоритмы искусственного интеллекта, такие как SCimilarity, они смогли проводить сравнения между клетками, взятыми из различных тканей, и выявлять их сходства. Этот подход позволил создать подробные карты клеток, принадлежащих к отдельным тканям, органам и системам организма.

В процессе создания атласов ученые обнаружили множество новых данных о внутренних процессах функционирования организма. Так, из карты клеток кишечника была выявлена новая категория клеток, играющих значительную роль в воспалительных процессах. Это открытия может привести к прорывам в лечении таких болезней, как язвенный колит и болезнь Крона. Кроме того, новые сведения об опорно-двигательной системе открывают перспективы для лучшего понимания той роли, которую играют определенные клетки в развитии скелета человека, а также в причинных связях возникновения артрита и других заболеваний. Кроме того, команда исследователей составила атлас плаценты в первом триместре беременности, что позволит глубже понять механизмы, контролирующие питание и защиту эмбриона.

Сегодня работа ученых не останавливается: они продолжают расширять созданный атлас клеток, дополняя его данными о различных возрастных группах, состояниях здоровья и этнических характеристиках пациентов.

Ранее «ЭкоПравда» информировала о том, что ученые СибГМУ разрабатывают революционную медтехнологию «орган-на-чипе».