Human Cell Atlas brengt menselijke cellen haarscherp in kaart
Een internationale samenwerking werpt nieuw licht op hoe cellen zich ontwikkelen, reageren op ziekte en worden beïnvloed door genetische variatie — met verstrekkende implicaties voor de geneeskunde.
Het Human Cell Atlas (HCA)-project, dat tot doel heeft om elke cel van het menselijk lichaam systematisch te bestuderen, heeft een belangrijke mijlpaal bereikt. In meer dan 40 recent gepubliceerde artikelen, onder andere in het toonaangevende tijdschrift Nature, deelt het consortium omvangrijke datasets, AI-algoritmes en baanbrekende inzichten over celontwikkeling en ziekteprocessen.
De studies omvatten uiteenlopende onderwerpen: van de vorming van placenta en skelet tot veranderingen tijdens hersenontwikkeling, en van onbekende darmcellen tot longreacties op COVID-19. Ook de rol van genetische variaties bij ziektes wordt op nieuwe manieren belicht. Wat vooral opvalt, is de enorme diversiteit en complexiteit van ons celweefsel — en de manier waarop technologie deze steeds beter weet bloot te leggen.
Een wereldwijde blik op de bouwstenen van het leven
Het HCA maakt gebruik van geavanceerde technieken zoals enkelcelgenomica en ruimtelijke sequencing om gedetailleerde kaarten te maken van menselijke cellen. Deze celkaarten vormen de basis voor een beter begrip van gezondheid en ziekte, en dragen bij aan diagnose, monitoring en behandeling van aandoeningen.
Tot op heden hebben meer dan 3.600 wetenschappers uit meer dan 100 landen samengewerkt aan het analyseren van ruim 100 miljoen cellen uit meer dan 10.000 personen. Een ongekende inspanning — die niet alleen biologische data oplevert, maar ook een gedeelde, open infrastructuur voor toekomstig onderzoek.
Het uiteindelijke doel is een volledige Human Cell Atlas: een levende kaart van miljarden cellen uit elk orgaan, elk weefsel en elke ontwikkelingsfase. Daarbij is er expliciete aandacht voor genetische, geografische, leeftijds- en sekseverschillen. Juist die variatie kan ons helpen beter te begrijpen waarom ziekten zich verschillend manifesteren.
Nieuwe inzichten uit de HCA-verzameling
De recent gepubliceerde verzameling in de Nature Portfolio markeert een doorbraak in drie belangrijke onderdelen van de HCA-missie: het gedetailleerd in kaart brengen van volwassen menselijke weefsels, het bestuderen van zich ontwikkelende organen, en het ontwikkelen van geavanceerde analysemethoden — waaronder kunstmatige intelligentie en machine learning.
Elke studie is ingebed in een van de 18 Biologische Netwerken van het HCA, die elk gericht zijn op een specifiek orgaan of systeem, zoals de hersenen, huid of het immuunsysteem. Door deze gefocuste aanpak ontstaat een steeds completer beeld van hoe cellen samenwerken in gezondheid én ziekte.
Een levend referentiekader voor menselijke gezondheid
“Het Human Cell Atlas is een wereldwijd initiatief dat onze kennis over het menselijk lichaam fundamenteel aan het herdefiniëren is,” zegt Professor Sarah Teichmann, medeoprichter van het project en verbonden aan het Cambridge Stem Cell Institute. Volgens haar maakt de atlas het mogelijk om een soort ‘Google Maps van celbiologie’ te ontwikkelen.
Deze nauwkeurige celkaart biedt een referentiekader voor het begrijpen van genetische mechanismen, het ontwikkelen van nieuwe geneesmiddelen en het ondersteunen van regeneratieve therapieën. Juist de combinatie van breedte, precisie en toegankelijkheid maakt dit project zo krachtig.
Biologie en technologie samengebracht
Ook Dr. Aviv Regev, medeoprichter van het HCA en nu werkzaam bij Genentech, onderstreept het belang van deze nieuwe publicaties. “Dit moment markeert de overgang naar een eerste volledige versie van de Human Cell Atlas. De vooruitgang op het gebied van biologie en AI sinds ons eerste White Paper in 2017 is enorm,” stelt ze.
Volgens haar vormt deze zorgvuldig samengestelde atlas een wereldwijd representatief instrument, dat vrij toegankelijk blijft voor onderzoekers. Een levend document, bedoeld om ons inzicht in gezondheid en ziekte continu te verdiepen.
Gedetailleerd inzicht in menselijke weefsels en ziekte
Meerdere studies binnen de collectie bieden een verfijnde analyse van specifieke organen en weefsels, met als doel het ziekteproces beter te begrijpen. Zo werd in een atlas van de menselijke darm een nieuw type darmcel ontdekt dat mogelijk een rol speelt bij ontstekingsziekten zoals colitis ulcerosa en de ziekte van Crohn [Oliver et al.]. Dergelijke inzichten kunnen de basis vormen voor nieuwe behandelstrategieën.
Van skelet tot placenta: nieuwe kaarten van menselijke ontwikkeling
Ook de ontwikkelingsbiologie is goed vertegenwoordigd. Eén studie bevat de eerste gedetailleerde kaart van de menselijke skeletvorming, waarin onder andere celtypes zijn geïdentificeerd die relevant zijn voor aandoeningen zoals artritis [To et al.].
Een andere publicatie beschrijft een atlas van de placenta in het eerste trimester, waarin genetische programma’s in beeld zijn gebracht die bepalen hoe dit orgaan zich ontwikkelt en functioneert [Shu et al.]. Het toont hoe vroege ontwikkelingsprocessen cruciaal zijn voor gezondheid op lange termijn.
Gelijkheid, inclusie en ethiek in genomisch onderzoek
Naast technologische en biologische inzichten onderstreept het HCA ook het belang van representativiteit. Eén van de studies pleit voor het opnemen van ondervertegenwoordigde populaties in genetisch onderzoek [Amit et al.]. Dit bevordert niet alleen de eerlijkheid, maar verhoogt ook de wetenschappelijke waarde van de verzamelde gegevens.
Volgens professor Partha Majumder van het John C Martin Centre in India en lid van het HCA-bestuur: “Een belangrijk doel van HCA is het weerspiegelen van de volledige menselijke diversiteit — genetisch, geografisch en cultureel.” Hij wijst op initiatieven zoals de Asian Immune Diversity Atlas en studies in Malawi die COVID-19-specifieke pathologieën in kaart brengen.
Tot slot behandelt een ander artikel de rol van HCA in het ontwikkelen van nieuwe ethische richtlijnen binnen de genomische wetenschap. Deze zijn bedoeld als handvat voor onderzoekers wereldwijd [Kirby et al.]. Wetenschap die wereldwijd wordt gedeeld, vraagt immers ook om gedeelde verantwoordelijkheid.
AI als motor achter celbiologische doorbraken
Net zoals kunstmatige intelligentie onze omgang met tekst en beeld heeft veranderd, begint AI nu ook de manier te transformeren waarop we celbiologische gegevens analyseren. Binnen de HCA-collectie worden diverse nieuwe AI-methoden gepresenteerd die cellen beter kunnen classificeren, groeperen en doorzoeken.
Een opvallend voorbeeld is SCimilarity [Heimberg et al.], dat het mogelijk maakt om celtypes in verschillende weefsels en omstandigheden met elkaar te vergelijken — vergelijkbaar met hoe je een afbeelding kunt terugvinden via een “reverse image search”. Zo ontstaat er een nieuwe manier om verbanden te leggen tussen ogenschijnlijk verschillende biologische systemen.
Andere teams hebben zich gericht op het hiërarchisch labelen van cellen op basis van eigenschappen en gedrag, wat een fundamenteel obstakel was in eerdere grootschalige genetische studies [Ergan et al., Fischer et al.]. Door AI op slimme wijze in te zetten, versnelt en verrijkt het HCA-onderzoek op een manier die voorheen ondenkbaar was.
Een wereldwijde mijlpaal in celbiologie
Volgens Dr. Jeremy Farrar, Chief Scientist van de Wereldgezondheidsorganisatie, markeert deze bundeling van HCA-publicaties een belangrijk keerpunt: “De enorme voortgang in het in kaart brengen van menselijke cellen, en hoe ze veranderen door de jaren heen, verandert ons begrip van gezondheid en ziekte.”
Hij ziet in de HCA-gegevens niet alleen een wetenschappelijke mijlpaal, maar een fundament voor wereldwijde gezondheidswinst. Door nauwkeurig te begrijpen hoe cellen functioneren, ontstaan er nieuwe kansen voor preventie, diagnose en behandeling — op maat, en wereldwijd toepasbaar.
Geraadpleegde bronnen
- The Human Cell Atlas: towards a first draft atlas, 20 november 2024, Nature
- Bronartikel: SciTechDaily – Building a Google Maps for Biology
De publicaties binnen deze collectie zijn mogelijk gemaakt door meer dan honderd financieringsbronnen wereldwijd. Het Human Cell Atlas-project wordt organisatorisch ondersteund door onder andere het Chan Zuckerberg Initiative, Wellcome Trust, de Klarman Family Foundation en de Helmsley Charitable Trust.
Gerelateerde artikelen
Veelgestelde vragen
Wat is het Human Cell Atlas-project?
Het Human Cell Atlas is een wereldwijd wetenschappelijk initiatief dat streeft naar een volledige kaart van alle menselijke cellen om gezondheid en ziekte beter te begrijpen.
Waarom is dit onderzoek belangrijk?
De verzamelde gegevens onthullen hoe cellen zich ontwikkelen, functioneren en reageren op ziekte — en vormen daarmee een fundament voor nieuwe behandelingen.
Hoe wordt kunstmatige intelligentie ingezet binnen het HCA?
AI helpt bij het analyseren, labelen en vergelijken van miljoenen cellen, waardoor verbanden zichtbaar worden die voorheen onvindbaar waren.
Wat maakt deze publicatiegolf uniek?
Meer dan 40 collegiaal getoetste studies tonen ongekende samenwerking, wetenschappelijke diepgang én een focus op inclusiviteit en ethiek in genetisch onderzoek.
Wie steunen het HCA-project?
Naast duizenden wetenschappers wereldwijd, leveren organisaties als het Chan Zuckerberg Initiative, Wellcome en de WHO belangrijke steun aan HCA.
