Najveća i najsveobuhvatnija mapa ćelija ljudskih pluća objavljena je u Nature Medicine 8. juna. Otkrivajući veliku raznolikost tipova ćelija u plućima i ključne razlike između zdravlja i bolesti, Atlas ljudskih pluća biće dragocen resurs za pluća istraživači.
Kombinovanjem podataka iz skoro 40 studija, istraživači su napravili prvi integrisani jednoćelijski atlas pluća, otkrivajući retke tipove ćelija i naglašavajući ćelijske razlike između zdravih ljudi. Pored toga, studija je otkrila zajednička stanja ćelija između fibroze pluća, raka i COVID-19, nudeći nove načine razumevanja bolesti pluća, što bi moglo pomoći u identifikaciji novih terapijskih ciljeva.
Studija je deo globalne inicijative Atlas ljudskih ćelija (HCA) za mapiranje svakog tipa ćelije u ljudskom telu, kako bi se transformisalo naše razumevanje zdravlja, infekcija i bolesti.
Istraživanje pluća imalo je veliku korist od nedavnih studija sa jednom ćelijom koje pokazuju koji su geni aktivni u svakoj ćeliji. Uprkos tome, istraživanje je do sada bilo ograničeno brojem uzoraka i pojedinaca uključenih po studiji. Da bi se bolje razumela zdrava pluća i utvrdilo šta ide naopako u bolesti, bio je potreban sveobuhvatan atlas, međutim to je bilo teško postići.
Sada je veliki tim istraživača uspešno kombinovao 49 skupova podataka o plućima u jedan integrisani Atlas, koristeći napredno mašinsko učenje. Objedinjavanjem i integracijom skupova podataka iz svake veće do sada objavljene studije o sekvenciranju jednoćelijske RNK, tim je napravio prvi integrisani Atlas ljudskih plućnih ćelija. Ovaj Atlas obuhvata preko 2,4 miliona ćelija od 486 pojedinaca i daje nove uvide u biologiju pluća koji ranije nisu bili mogući.
Dr Malte Liken, stariji autor rada i vođa grupe na Institutu za računarsku biologiju i Institutu za zdravlje i imunitet pluća u Helmholc Minhenu, Nemačka, rekao je: „Sveobuhvatan atlas organa zahteva mnogo skupova podataka da bi se uhvatila raznolikost između oba ćelije i pojedince, ali kombinovanje različitih skupova podataka predstavlja ogroman izazov.Razvili smo cevovod za benčmarking kako bismo pronašli optimalnu metodu za integraciju svih skupova podataka u Atlas, koristeći veštačku inteligenciju, i uspešno kombinovali znanje i podatke iz skoro 40 prethodnih studija pluća. “
Profesor Fabian Theis, stariji autor rada i direktor Instituta za računarsku biologiju u Helmholc Minhenu, rekao je: „Napravili smo prvi referentni atlas ljudskih pluća, koji uključuje podatke od više od stotinu zdravih ljudi i otkriva kako ćelije pojedinaca variraju u zavisnosti od starosti, pola i istorije pušenja. Sam broj ćelija i uključenih pojedinaca sada daje moć da se vide retki tipovi ćelija i identifikuju nova stanja ćelija koja ranije nisu opisana.“
Dok su srž Atlasa ljudskih plućnih ćelija podaci iz zdravih pluća, tim je takođe uzeo skupove podataka iz više od 10 različitih plućnih bolesti i projektovao ih na zdrave podatke, da bi razumeo stanja bolesti.
Tim je otkrio da različite plućne bolesti dele zajednička stanja imunoloških ćelija, uključujući i nalaz da podskup makrofaga (vrsta imunih ćelija) deli sličnu aktivnost gena u fibrozi pluća, raku i COVID-19. Zajednička stanja ukazuju da bi ove ćelije mogle da igraju sličnu ulogu u formiranju ožiljaka u plućima kod sve tri bolesti i daju smernice za potencijalne terapijske ciljeve.
Profesor Martijn Navijn, viši autor rada i profesor na Univerzitetskom medicinskom centru Groningen, Holandija, rekao je: „Ovo je prvi pokušaj da se uporede zdrava i bolesna pluća u jednoj studiji na integrisan način. Naša studija ne samo da podržava prisustvo fibroze pluća u COVID-19, omogućava nam da identifikujemo i definišemo zajedničko stanje ćelija između fibroze pluća, COVID-19 i pacijenata sa karcinomom pluća. Pronalaženje ovih zajedničkih ćelija povezanih sa bolestima je zaista uzbudljivo i otkriva potpuno drugačiji način posmatrajući plućne bolesti, otvarajući mogućnosti za nove ciljeve lečenja i razvijajući biomarkere odgovora na lečenje. Naši nalazi takođe sugerišu da terapije koje deluju na jednu bolest mogu pomoći u ublažavanju drugih.“
Projekat Lung Atlas Integration bio je međunarodna saradnja sa skoro 100 partnera iz više od 60 odeljenja, uključujući ključne istraživače iz Helmholc Minhena, Univerzitetskog medicinskog centra Groningen i Univerziteta Northvestern. Tim je deo Lung Biological Netvork Atlas Atlas ljudskih ćelija, koja ima svoje korene u Chan Zuckerberg Initiative Seed Netvorks za Atlas ljudskih ćelija, i DiscovAIR mreže koju finansira Evropska unija. Na početku pandemije COVID-19 2020. godine, jednoćelijske zajednice pluća su se brzo udružile, formirajući HCA biološku mrežu pluća kako bi pomogle u razumevanju COVID-19, što je potom dovelo do globalnih napora da se integrišu svi podaci.
Lisa Sikema, prvi autor rada i dr. student Instituta za računarsku biologiju u Helmholc Minhenu, rekao je: „Jedan od velikih problema u stvaranju integrisanog atlasa plućnih ćelija bio je sa označavanjem tipa ćelije. Različite istraživačke grupe su koristile različita imena za isti tip ćelije, ili isto ime za različite ćelije, tako da smo kao tim radili na njihovom standardizovanju koristeći podatke u atlasu. Atlas je prvi korak ka konsenzusnom zapisu o ljudskim plućima, što će pomoći da se objedini polje istraživanja pluća.“
Prvi integrisani glavni organ u okviru inicijative Atlas ljudskih ćelija, Atlas ljudskih pluća je javno dostupan istraživačima širom sveta, kao centralni resurs za proučavanje pluća u zdravlju i bolesti.
Dr Aleksandar Mišarin, viši autor rada i vanredni profesor na Medicinskom fakultetu Univerziteta Northvestern Feinberg, SAD, rekao je: „Atlas ljudskih plućnih ćelija je ogroman resurs za naučnu i medicinsku zajednicu. Otvoreno dostupan istraživačima, nova bolest podaci se mogu mapirati na HLCA, transformišući istraživanja u biologiju pluća i bolesti.Kao prvi celi referentni atlas glavnog organa, HLCA takođe predstavlja prekretnicu ka postizanju punog Atlasa ljudskih ćelija koji će transformisati naše razumevanje biologije i bolesti i postaviti temelje za novu eru zdravstvene zaštite.“
