Nieuw onderzoek van de Human Cell Atlas biedt inzichten in celontwikkeling, ziekteprocessen en genetische invloeden, en vergroot ons begrip van menselijke biologie en gezondheid.
Het Human Cell Atlas (HCA)-consortium heeft grote stappen gezet in zijn missie om de cellen van het menselijk lichaam in gezondheid en ziekte beter te begrijpen. Onlangs publiceerden ze een verzameling van meer dan 40 collegiaal getoetste artikelen in Nature en andere tijdschriften van de Nature Portfolio.
De verzameling toont diverse grootschalige datasets, algoritmes met kunstmatige intelligentie en biomedische ontdekkingen. Deze studies bieden nieuwe inzichten in de vorming van de placenta en het skelet, veranderingen tijdens hersenontwikkeling, nieuwe celtypes in de darm en bloedvaten, reacties van de longen op COVID-19, en de impact van genetische variaties op ziekten.
Onderzoekers over de hele wereld hebben meegewerkt aan de publicaties, die dienen als essentiële hulpmiddelen en voorbeelden voor het grootschalig in kaart brengen van cellen. Ze weerspiegelen het streven van HCA om de volledige diversiteit van de mens vast te leggen, inclusief genetische, geografische, leeftijds- en sekseverschillen.
Gedetailleerde Kaarten van Menselijke Cellen
Het HCA gebruikt experimentele en computationele methoden in enkelcel- en ruimtelijke genomica om uitgebreide referentiekaarten te maken van alle menselijke cellen, de fundamentele bouwstenen van het leven. Deze kaarten dienen als basis voor het begrijpen van gezondheid, en het diagnosticeren, monitoren en behandelen van ziekten. Tot nu toe hebben meer dan 3.600 HCA-leden uit meer dan 100 landen samen meer dan 100 miljoen cellen van meer dan 10.000 mensen geanalyseerd.
Momenteel werken onderzoekers aan een eerste versie van de Human Cell Atlas, die uiteindelijk miljarden cellen uit alle organen en weefsels zal bevatten.
Nieuwe Inzichten uit de HCA-Verzameling
Deze verzameling studies in de Nature Portfolio toont grote vooruitgang in drie aspecten van de HCA-missie: het in kaart brengen van individuele volwassen weefsels of organen, het onderzoeken van zich ontwikkelende menselijke weefsels, en het ontwikkelen van baanbrekende analysemethoden, waaronder methoden op basis van kunstmatige intelligentie en machine learning. De onderzoekers zijn lid van de 18 Biologische Netwerken van de HCA, die elk gericht zijn op een specifiek orgaan, weefsel of systeem.
Fundamentele Doelen en Bereikingen van HCA
“Het Human Cell Atlas is een wereldwijde initiatief die al onze kennis over de menselijke gezondheid aan het transformeren is. Door een uitgebreide referentiekaart van het gezonde menselijk lichaam te maken—een soort ‘Google Maps’ voor celbiologie—stelt het een referentiekader vast voor het opsporen en begrijpen van de veranderingen die ten grondslag liggen aan gezondheid en ziekte. Dit nieuwe inzicht in de specifieke genen, mechanismen en celtypes binnen weefsels legt de basis voor preciezere diagnostiek, innovatieve medicijnontwikkeling en geavanceerde benaderingen in regeneratieve geneeskunde,” zei Professor Sarah Teichmann, oprichters van het Human Cell Atlas, nu werkzaam bij het Cambridge Stem Cell Institute.
Ons Inzicht in de Menselijke Biologie Vergroten
Dr. Aviv Regev, oprichters van het HCA, nu werkzaam bij Genentech, zei: “Dit is een belangrijk moment voor de HCA-gemeenschap nu we op weg zijn naar het eerste concept van de Human Cell Atlas. Deze verzameling van studies toont de grote vooruitgangen van biologie tot kunstmatige intelligentie sinds de publicatie van het HCA White Paper in 2017 en levert nu talrijke biologische en klinische inzichten. Deze grootschalige, op de gemeenschap gebaseerde, wereldwijd representatieve en zorgvuldig samengestelde atlas zal continu evolueren en voor iedereen toegankelijk blijven om ons begrip van het menselijke lichaam in gezondheid en ziektes te bevorderen.”
Gedetailleerd Inzicht in Menselijke Weefsels en Ziekte
Verschillende studies in de collectie bieden een gedetailleerde analyse van specifieke weefsels en organen en onthullen nieuwe biologische ontdekkingen die belangrijk zijn voor het begrijpen van ziekte. Een voorbeeld is een cellenatlas van de menselijke darm uit gezond en ziek weefsel, waarin een type darmcel werd geïdentificeerd dat mogelijk betrokken is bij darmontsteking [Oliver et al.], wat een waardevolle bron biedt voor het onderzoeken en uiteindelijk behandelen van aandoeningen zoals colitis ulcerosa en de ziekte van Crohn.
Ontwikkelingsbiologie en Genetische Inzichten
De nieuwe verzameling papers bevat ook nieuwe kaarten van menselijke weefsels tijdens de ontwikkeling. Dit omvat de eerste kaart van de menselijke skeletontwikkeling, die onthult hoe het skelet zich vormt [To et al.], wat licht werpt op de oorsprong van artritis en cellen identificeert die betrokken zijn bij skeletaandoeningen. Een andere studie beschrijft een multi-omische atlas van de placenta in het eerste trimester, inclusief inzicht in genetische programma’s die bepalen hoe de placenta zich ontwikkelt en functioneert om voedingsstoffen en bescherming aan de embryo te leveren [Shu et al.]. Deze en andere studies in de ontwikkelingsbiologie binnen de collectie vergroten ons fundamentele begrip van gezonde ontwikkeling in tijd en ruimte en bieden blauwdrukken en bronnen voor het ontwikkelen van therapeutica, aangezien veel ziektes hun oorsprong vinden in de menselijke ontwikkeling.
Het Bevorderen van Gelijkheid en Ethisch Onderzoek
Een aanvullend artikel benadrukt het belang van het opnemen van monsters van historisch ondervertegenwoordigde menselijke populaties en beschrijft acties en principes die gericht zijn op het bevorderen van eerlijke wetenschap [Amit et al.].
Professor Partha Majumder van het John C Martin Centre for Liver Research and Innovation, India, en lid van het HCA Organizing Committee en Co-Chair van de HCA Equity Working Group, zei: “Een belangrijke prioriteit voor het HCA is om te zorgen voor een representatie van de enorme diversiteit van de mens; genetisch, cultureel en geografisch. HCA-onderzoeken zoals de Asian Immune Diversity Atlas en de analyse van specifieke histopathologische verschillen in COVID-19 monsters uit Malawi tonen de enorme kracht van grootschalige internationale wetenschappelijke samenwerking aan.”
Een ander artikel illustreert de rol van HCA in het ontwikkelen van nieuwe ethische richtlijnen voor een breed scala aan onderwerpen binnen de genomische wetenschap en het beschikbaar stellen van dit advies voor wetenschappers wereldwijd [Kirby et al.].
AI die Celbiologisch Onderzoek Revolutioneert
Net zoals kunstmatige intelligentie de mogelijkheid van mensen om tekst snel te verwerken heeft gerevolutioneerd, helpt het nu ook wetenschappers om een dieper en vollediger begrip van biologie op celniveau en daarbuiten te ontwikkelen. De collectie introduceert nieuwe AI-methoden om beter cellen te begrijpen en te classificeren en cellen in deze enorme kaart te zoeken. Bijvoorbeeld, SCimilarity [Heimberg et al.] stelt onderzoekers in staat om datasets van enkele cellen te vergelijken om soortgelijke celtypes in verschillende weefsels en contexten te identificeren, vergelijkbaar met hoe “omgekeerd afbeeldingen zoeken” foto’s kan zoeken. Andere onderzoeksteams hebben langlopende uitdagingen aangepakt, zoals het classificeren van cellen in hiërarchische groepen op basis van hun eigenschappen, bekend als het labelen van cellen [bijv., Ergan et al. en Fischer et al.].
Conclusie: Impact van de HCA Collectie
Dr. Jeremy Farrar, Chief Scientist van de Wereldgezondheidsorganisatie, zei: “Deze mijlpaal van zoveel papers van de internationale Human Cell Atlas-gemeenschap benadrukt de enorme vooruitgang bij het in kaart brengen van elk type menselijke cel en hoe deze veranderen terwijl we opgroeien en verouderen. De inzichten die uit deze ontdekkingen voortkomen, herschikken onze kennis over gezondheid en ziekte, en banen de weg voor ingrijpende gezondheidsvoordelen die levens wereldwijd zullen beïnvloeden.”
Geraadpleegde bronnen:
- “The Human Cell Atlas: towards a first draft atlas” 20 november 2024, Nature.
- Bron Artikel: https://scitechdaily.com/building-a-google-maps-for-biology-human-cell-atlas-revolutionizes-medicine/
De individuele studies in de collectie werden gefinancierd door meer dan honderd verschillende financieringsbronnen wereldwijd. Het HCA ontvangt ook organisatorische ondersteuning van de Chan Zuckerberg Initiative, Wellcome, de Klarman Family Foundation, de Helmsley Charitable Trust en anderen.
Like ons op Facebook om meer artikelen zoals deze in je feed te zien verschijnen die je anders zou missen.
