Международный коллектив ученых проанализировал данные о более чем 100 миллионах клеток от 10 тысяч доноров с помощью алгоритмов искусственного интеллекта и объединил их в общий атлас. Благодаря проекту, который исследователи сравнивают с «Google Картами» организма, они уже обнаружили новый тип клеток кишечника, выяснили детали развития скелета и работы плаценты. В будущем атлас клеток улучшит диагностику заболеваний и создание новых лекарств по всему миру. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Каждое наше движение, мысль и вдох зависят от миллиардов клеток нашего тела. Они отличаются друг от друга по строению, функциям и химическому составу: например, нейроны головного мозга передают сигналы, чтобы мы могли обрабатывать информацию, эритроциты переносят по организму кислород, а клетки кишечника отвечают за переваривание пищи. Чтобы выяснить, за что отвечают конкретные клетки и как в них происходят нарушения, приводящие к болезням, ученые уже долгое время составляют их подробную карту. Однако объем данных слишком большой: организм человека состоит из десятков триллионов клеток, и каждая из них уникальна. Отличаются они и у разных людей.
Биологи из разных стран мира с 2017 года занимаются решением этой проблемы. Они собрали данные о более чем 100 миллионах клеток из образцов тканей от 10 тысяч доноров и проанализировали их с помощью искусственного интеллекта: в частности, алгоритм SCimilarity позволил сравнить клетки из разных тканей и найти между ними сходства.
Так ученые создали карты клеток отдельных тканей, органов и систем. В процессе разработки атласов исследователи получили новые данные о работе организма: например, из карты клеток кишечника они выявили новый тип клеток, участвующих в воспалительных процессах. Это открытие может помочь в лечении болезней, таких как язвенный колит и болезнь Крона. Новые знания об опорно-двигательной системе помогают лучше понять процесс развитие скелета человека и разобраться в причинах артрита и других заболеваний. Кроме того, команда составила атлас плаценты в первом триместре беременности — он позволит узнать, какие механизмы контролируют питание и защиту эмбриона.
Сегодня ученые продолжают расширять атлас клеток, добавляя в него данные о разных возрасте, состоянии здоровья и этнической группе пациентов.
«Атлас клеток человека — это глобальная инициатива, которая уже меняет наше понимание здоровья человека. Создавая всеобъемлющую справочную карту здорового человеческого организма — своего рода "Google Карты" для клеточной биологии, — мы устанавливаем ориентир для выявления и понимания изменений, лежащих в основе здоровья и болезней. Этот новый уровень понимания специфических генов, механизмов и типов клеток в тканях закладывает основу для более точной диагностики, разработки инновационных лекарств и передовых подходов к регенеративной медицине», — рассказала Сара Тайхман, соавтор исследования из Кембриджского университета, Великобритания.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
