Multe boli îşi au originea în dezvoltarea umană timpurie. Un nou studiu, condus la scară largă care a cartografiat celulele intestinului uman de la dezvoltarea timpurie până la maturitate, realizând cea mai cuprinzătoare colecţie celulară a intestinului până în prezent, arată că boala Crohn (o afecţiune inflamatorie intestinală, care atacă tractul gastrointestinal) poate fi cauzată de activarea unor căi specifice în ţesuturile în curs de dezvoltare. Studiul indică potenţiale ţinte pentru noi medicamente în tratarea acestei afecţiuni şi a altor boli inflamatorii intestinale.
Cheia pentru a înţelege ce se întâmplă în dezvoltarea timpurie şi modul în care acest lucru poate afecta sănătatea sau poate duce la boli, va conduce probabil la transformări în domeniul sănătăţii, spun specialiştii.
Iniţiativa aparţine consorţiul Human Cell Atlas (HCA), care şi-a propus să cartografieze fiecare tip de celulă din corpul uman, pentru a aduna laolaltă cunoştinţele despre biologie, infecţie şi boală.
Hărţile detaliate 3D vor ajuta la explicarea modului în care intestinul se formează şi funcţionează, ceea ce va transforma cercetarea asupra bolilor intestinale.
Intestinul este un ţesut complicat, format din mai multe tipuri de celule, şi se schimbă extrem de mult în timpul dezvoltării timpurii.
Pentru a înţelege cum se dezvoltă şi funcţionează, cercetătorii de la Institutul Wellcome Sanger, Universitatea Newcastle, Universitatea din Cambridge şi colaboratorii lor din cadrul HCA, au studiat mai mult de o treime dintr-un milion de celule intestinale individuale, din ţesut aflat în dezvoltare de la donatori copii şi adulţi.
Utilizând metoda de genomică cu o singură celulă şi tehnici de ultimă oră de analiză, echipa a dezvăluit ce gene sunt active în fiecare celulă şi a creat o colecţie impresionantă de celule intestinale aflate în diferite stadii de dezvoltare, în 12 regiuni ale intestinelor.
„Studiind mai multe regiuni ale intestinului uman de-a lungul dezvoltării, copilăriei şi maturităţii, am creat o hartă unică şi detaliată a intestinului uman sănătos. Această colecţie de celule intestinale dezvăluie evenimente complexe care apar în timpul dezvoltării lor, inclusiv modul în care sistemul imunitar şi nervos se dezvoltă în intestinul sănătos, şi identifică diferenţe importante de-a lungul intestinelor. Datele sunt disponibile astfel ca open-source (n.a. pot fi utilizate în mod liber, reutilizate şi redistribuite de către oricine), şi altor cercetători care studiază intestinul şi vor contribui, fără îndoială, la descoperirile viitoare", spune Rasa Elmentaite, de la institutul Wellcome Sanger autor principal al studiului.
Specialiştii au studiat şi biopsii ale ţesutului intestinal de la copiii cu boala Crohn. Acest lucru, în combinaţie cu datele obţinute din ţesuturi cu dezvoltare sănătoasă oferă noi perspective asupra bolilor rare, dar şi ale bolilor comune ale intestinului, spun ei.
„Această colecţie de celule intestinale pune o nouă lumină asupra originii bolii Crohn şi a altor boli intestinale. De exemplu, am identificat trei celule-cheie care, în timpul dezvoltării, atrag celule imune pentru a forma ţesut limfoid şi am arătat că aceeaşi cale de dezvoltare ale acestora poate provoca şi boala Crohn. Rezultatele îi ajută pe cercetători să identifice potenţiale ţinte pentru noi medicamente care să trateze bolile intestinale", spune doctorul Kylie James, unul dintre autorii seniori ai lucrării, de la institutul de cercetare medicală, Garvan, din Australia.
În timp ce colecţia celulelor intestinale este un exemplu al modului în care înţelegerea dezvoltării ţesutului poate face lumină asupra bolilor, specialiştii îşi propun totodată ca referinţă genomică, crearea celei mai mari colecţii de celule umane (Human Developmental Cell Atlas, HDCA), care va permite noi perspective pentru înţelegerea bolilor.
Modul în care cercetătorii de la HCA Developmental Biological Network îşi propun să creeze aceste hărţi genomice detaliate ale celulelor, ţesuturilor şi organelor aflate în diferite etape ale dezvoltării umane sănătoase a fost dezvăluit pe 8 septembrie, în revista Nature.
„Atlasul Dezvoltării Celulelor Umane, (The Human Developmental Cell Atlas, HDCA) va oferi resurse vitale pentru a înţelege multe aspecte ale biologiei şi bolii şi pentru a îmbunătăţi sănătatea umană. Detalierea planului ne permite să vedem progresele pe care le-am făcut până acum în crearea colecţiei pe care am dezvoltat-o lucrând cu celulele intestinului, modul în care intenţionăm să depăşim provocările pentru a realiza un atlas complet al dezvoltării celulelor umane şi modul în care acest lucru va fi folosit pentru a înţelege bolile", spune profesorul Muzlifah Haniffa, autor principal în cele două lucrări şi coordonatorul reţelei biologice de dezvoltare, de la Universitatea Newcastle.
Coordonată în întreaga lume de profesorul Muzlifah Haniffa, profesorul Sten Linnarsson şi profesorul Deanne Taylor, reţeaua biologică de dezvoltare HCA va reuni multe echipe de cercetători din întreaga lume, care vor schimba date şi resurse etice. Comunitatea interdisciplinară va analiza şi combina date din diferite stadii de dezvoltare, creând hărţi întregi, 3D, ale organele şi embrionului în diferite stadii de dezvoltare.
„Crearea colecţiei HDCA este o sarcină extrem de complexă şi foloseşte tehnologii de ultimă generaţie. Colecţia va fi o resursă extrem de importantă, nu numai pentru înţelegerea dezvoltării sănătoase, ci şi pentru înţelegerea multor tipuri de boli şi tulburări care se manifestă mai întâi la copii", spune un alt autor principal al lucrării, profesorul Deanne Taylor, coordonator al Reţelei Biologice de Dezvoltare, de la Spitalul de Copii din Philadelphia, SUA.
Lucrând pentru a înţelege modul în care ţesuturile se dezvoltă şi cresc, peste 600 de cercetători au participat on-line anul acesta, în luna august, la prima întâlnire HCA Developmental and Pediatric Cell Atlas. Datele din Atlasul Dezvoltării Celulelor Umane vor fi disponibile în mod deschis (open-source) şi vor avea aplicaţii în găsirea ţintelor pentru noi medicamente, ingineria celulelor umane pentru cercetare sau screening şi chiar în terapeutică pentru medicina regenerativă.
„Înţelegere detaliată a dezvoltării celulare va ajuta la explicarea multor aspecte ale sănătăţii umane şi ale bolilor, de la avorturi spontane şi tulburări de dezvoltare ale copiilor, până la cancer şi îmbătrânire. Cercetarea care a dus la cartografierea celulelor intestinului oferă deja perspective majore asupra bolilor Crohn şi a altor boli şi arată modul în care colecţia HDCA va transforma înţelegerea noastră asupra dezvoltării umane cu implicaţii profunde pentru diagnostic, înţelegerea bolilor şi medicina regenerativă", crede Sarah Teichmann, autor al ambelor lucrări şi co-preşedinte al comitetului de organizare a HDCA şi şef al departamentului de genetică celulara a institutului Wellcome Sanger.
