Uusi atlas kartoittaa 1,6 miljoonaa ihmisen suolistosolua yksityiskohtaisesti ja ennennäkemättömällä tarkkuudella.

Tähän mennessä kattavin ihmisen suolistosolujen kartta on luotu yhdistämällä 1,6 miljoonan solun spatiaaliset ja yksittäisten tumien tiedot.

Suolistosolujen kartoittaminen voisi antaa enemmän tietoa siitä, mitä tapahtuu sairauksissa, kuten suolistosyöpässä ja tulehduksellisessa suolistosairaudessa (IBD). Atlaksen avulla Sanger-instituutin tutkijat ja heidän kollegansa ovat tunnistaneet uuden roolin tietylle suolistosolulle, joka saattaa olla mukana joillakin ihmisillä tapahtuvassa tulehduskierrossa aiheuttaen kipua ja epämukavuutta.

Nature-lehdessä julkaistu tutkimus kuvaa, kuinka tutkimusryhmä yhdisti yli 25 ihmisen ruoansulatuskanavan (GI) tietojoukkoa luodakseen maailman suurimman vapaasti saatavilla olevan suolistotietolähteen. Tämä tietolähde sisältää näytteitä sekä terveiltä yksilöiltä että eri sairauksista kärsiviltä.

Suoliston solukartan merkitys

Ymmärtämällä paremmin suoliston rakennetta terveyden ja sairauksien yhteydessä tutkijat voivat tunnistaa keskeisiä muutoksia, jotka voivat liittyä sellaisten sairauksien kuin haavaisen paksusuolitulehduksen ja Crohnin taudin puhkeamiseen, sekä löytää uusia lääkekehityksen kohteita.

Tämä artikkeli on osa Human Cell Atlas -projektiin liittyvää julkaisusarjaa (Nature Portfolio), joka edustaa merkittäviä edistysaskeleita ihmiskehon ymmärtämisessä. Nämä tutkimukset valaisevat kehitysbiologian, terveyden ja sairauksien keskeisiä näkökohtia ja edistävät analyyttisten työkalujen kehittämistä, jotka auttavat ihmissoluatlaksen kehittämisessä.

Ruoansulatuskanavaan kuuluvat ruoansulatuksesta vastaavat elimet suusta peräaukkoon. Se suorittaa tärkeitä toimintoja, kuten imee ravinteita ja suojaa taudinaiheuttajilta. Ruoansulatuskanavan sairaudet vaikuttavat miljooniin ihmisiin maailmanlaajuisesti. Esimerkiksi haavainen paksusuolitulehdus ja Crohnin tauti vaikuttavat yli 7 miljoonaan ihmiseen. Näille sairauksille on ominaista oireet, kuten vatsakipu, ripuli, peräsuolen verenvuoto, väsymys ja nivelongelmat.

Suolistosyöpä, joka tunnetaan myös kolorektaalisyövänä, on neljänneksi yleisin syöpä Isossa-Britanniassa, ja siihen sairastuu vuosittain lähes 43 000 ihmistä. Maailmanlaajuisesti tapauksia on noin kaksi miljoonaa.

Yhdenmukaisen resurssin luominen

Näiden sairauksien tärkeyden vuoksi on tehty useita yksittäisiä ytimiä sisältäviä tutkimuksia suoliston solurakenteesta. Hajanaiset tiedot ja menetelmät ovat kuitenkin vaikeuttaneet ulkopuolisten tutkijoiden mahdollisuuksia hyödyntää näitä resursseja.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkijat kehittivät datan harmonisointityökalun, joka luo standardoidun suolistosolujen resurssin, joka on tutkijoiden saatavilla ympäri maailmaa. Työkalua voidaan soveltaa myös muihin elimiin jatkotutkimusta varten.

Tuloksena oleva atlas yhdistää 25 tietojoukkoa ja sisältää 1,6 miljoonaa solua, joissa on yksitumaisia ja spatiaalisia tietoja, jotka tarjoavat tietoa solutyypeistä, niiden sijainnista ja vuorovaikutuksesta ympäristön kanssa. Atlas sisältää tietoja terveiltä yksilöiltä sekä potilailta, joilla on maha- ja paksusuolen syöpää, keliakiaa, haavaista paksusuolitulehdusta ja Crohnin tautia.

Solujen uuden roolin löytäminen

Tutkimusryhmä löysi suoliston metaplastisina soluina tunnetun solutyypin, joka saattaa olla mukana tulehduksessa. Nämä solut, jotka normaalisti osallistuvat mahalaukun limakalvon korjaamiseen, osoittivat geneettisiä yhtäläisyyksiä muiden tulehdukseen liittyvien maha-suolikanavan solujen kanssa. Tutkijat spekuloivat, että IBD:n tulehdus aiheuttaa muutoksia näissä soluissa, mikä lisää tulehdusta.

Atlasin käyttö

Atlas on saatavilla maksutta, ja uusia prosesseja on kehitetty tulevaisuuden tutkimusdatan lisäämiseksi, mikä luo dynaamisen ja helposti saatavilla olevan resurssin tutkijoille.

Sanger-instituutin ensimmäinen kirjoittaja, tohtori Amanda Oliver, sanoi:
"Spatiaalinen ja yksittäisten tumasolujen data tarjoaa ainutlaatuisia näkemyksiä siitä, miten suolistosolut ovat vuorovaikutuksessa keskenään, mikä auttaa ymmärtämään paremmin ihmiskehon toimintaa. Toivomme, että tutkijat jatkavat tämän resurssin hyödyntämistä ja lisäävät uusia näkemyksiä ihmisten terveyden parantamiseksi."

Tutkimuksen toinen kirjoittaja, tohtori Rasa Elmentaite, lisäsi:
"Tämä integroitu atlas sisältää valtavan määrän dataa, jonka avulla voimme tunnistaa patogeenisiä solutyyppejä, jotka voisivat olla tulevien interventioiden kohteita."

Human Cell Atlasin perustajajäsen, professori Sarah Teichmann, sanoi:
"Tämä atlas osoittaa, mitä voidaan saavuttaa avoimella yhteistyöllä eri puolilta maailmaa tulevien tiedemiesten välillä. Se on tehokas työkalu sairauksien ymmärtämiseen ja uusien hoitojen kehittämiseen."