Атлас, опубликованный сегодня (9 октября 2019 г.) в журнале Nature, был создан исследователями из Wellcome Sanger Institute, Wellcome – MRC Cambridge Stem Cell Institute, Ньюкаслского университета, Кембриджского университета и их сотрудников. Это всеобъемлющий ресурс с высоким разрешением, который улучшает наше понимание нормального развития и помогает в медицинских усилиях по борьбе с такими заболеваниями, как лейкемия и иммунные нарушения, которые могут образовываться в процессе развития.
До сих пор было неизвестно, как именно развиваются кровь и иммунная система у людей – процесс, известный как гематопоэз. Во взрослом возрасте именно костный мозг создает нашу кровь и иммунные клетки.
Но на раннем этапе эмбриональной жизни желточный мешок и печень играют важную роль в выработке крови и иммунных клеток. Эти клетки впоследствии засевают периферические ткани, такие как кожа, почки и, наконец, костный мозг.
Ученые использовали одноклеточную технологию для анализа 140 000 клеток печени и 74 000 клеток кожи, почек и желточного мешка. Выделяя клетки из развивающейся печени, они могли идентифицировать их по тем генам, которые они экспрессируют, и видеть, как клетки выглядят.
Гематопоэтические клетки в срезах развивающейся печени были «помечены» с помощью маркеров тяжелых металлов, чтобы исследователи могли сопоставить каждую клетку с ее местоположением.
Профессор Музлифа Ханиффа, старший автор исследования из Университета Ньюкасла и старший клинический научный сотрудник Института Велкома Сэнгера, сказал: «До сих пор исследования в этой области были немного похожи на людей с завязанными глазами, изучающими слона, каждый из которых описывал лишь небольшой Часть этого. Впервые так подробно описали всю картину развития крови и иммунной системы.
Это была выдающаяся междисциплинарная работа, которая теперь доступна в качестве инструмента для всего научного сообщества."
Развивающемуся плоду требуется огромное количество кислорода для роста.
Исследование показало, что во время развития «материнские» гемопоэтические стволовые клетки остаются в печени. Но поскольку сама по себе печень не может обеспечить достаточное количество эритроцитов, дочерние клетки следующего поколения, известные как клетки-предшественники, перемещаются в другие ткани.
Они созревают в таких местах, как кожа, где превращаются в эритроциты, чтобы удовлетворить высокий спрос на кислород.
Доктор Элиза Лауренти, старший автор из Кембриджского института стволовых клеток Wellcome – MRC и отделения гематологии Кембриджского университета, сказала: «Мы знали, что с возрастом наша иммунная система меняется. Это исследование показывает, как способность печени производить кровь и иммунные клетки изменяется за очень короткий промежуток времени, даже между 7 и 17 неделями после зачатия. Если мы сможем понять, почему стволовые клетки в печени так хороши в производстве эритроцитов, это будет иметь важное значение для регенеративной медицины."
Исследователи также нанесли на карту гены, которые, как известно, участвуют в иммунной недостаточности, чтобы увидеть, какие клетки их экспрессируют. Генные мутации могут привести к иммунным нарушениям, таким как лейкемия, и есть надежда, что, поняв, как функционирует здоровая развивающаяся печень, можно будет понять, как возникают иммунные нарушения и даже как их лечить.
Доктор Сара Тайхманн, старший автор из Института Wellcome Sanger при Кембриджском университете и сопредседатель организационного комитета Human Cell Atlas, сказала: «Первая всеобъемлющая клеточная карта печени развития – еще одна веха для инициативы Human Cell Atlas. Теперь данные доступны для всех и станут отличным ресурсом для лучшего понимания здорового клеточного развития и генетических мутаций, вызывающих болезни."
Доктор Катрина Голд, менеджер портфеля генетических и молекулярных наук в Wellcome, сказала: «Наша иммунная система жизненно важна для защиты нас от болезней, но мы очень мало знаем о том, как иммунные клетки развиваются и ведут себя в раннем эмбрионе.
Это исследование чрезвычайно важно, закладывая критическую основу для будущих исследований, которые могут помочь улучшить наше понимание расстройств, связанных с ранней иммунной системой, таких как детские лейкозы. Атлас клеток человека может изменить наше понимание здоровья и болезней, и мы рады видеть эти первые открытия нашей многопрофильной группы ученых, финансируемой Wellcome."