В честь Всемирного дня сердца, учреждённого ВОЗ и ЮНЕСКО 29 сентября 1999 года, представляем Вашему вниманию уникальный проект группы учёных из Имперского колледжа Лондона, Гарвардской медицинской школы, Центра молекулярной медицины им. Макса Дельбрюка и Института Сенгера, которые создали детальную клеточную карту сердца.
Команда исследователей проанализировала бесчисленное количество клеток, чтобы использовать полученные данные для построения наиболее подробной карты человеческого сердца. Карта демонстрирует широкое разнообразие клеток, тканей и структур, которые образуют стенки сердца (эпикард, миокард и эндокард), его клапанный аппарат, а также густо пронизывающие их кровеносные сосуды и нервные волокна. Помимо визуального отображения всех элементов органа, проект также наглядно показывает сложную схему взаимодействия между ними.
За всю жизнь среднестатистическое человеческое сердце делает более 2 миллиардов ударов. Каждый удар играет чрезвычайно важную роль в процессе обеспечения всего тела кислородом и питательными веществами, а также в выведении углекислого газа и продуктов жизнедеятельности клеток, тканей и органов. Для поддержания здорового сердечного ритма, способного адаптироваться к различным нагрузкам и стрессам, необходима безупречная синхронизация всех клеток в разных частях сердца. Следствием нарушений этой координации являются многочисленные сердечно-сосудистые заболевания, признанные ведущей причиной смерти во всём мире. Ежегодно их жертвами становятся около 17,9 миллиона людей.
По мнению исследователей, изучение работы сердца на клеточном и молекулярном уровне является ключом к пониманию того, как развиваются заболевания. Более того, подобные глубокие познания станут у истоков более точных и эффективных стратегий как предупреждения, так и лечения ССЗ. В частности, учёных интересуют изменения во взаимодействии различных типов сердечных клеток, происходящие в случае наступления болезни. Один из авторов исследования – профессор медицины Кристин Сейдмэн из Гарвардской медицинской школы – пояснила, что чёткое представление о принципах, лежащих в основе безупречной координации работы клеток сердца, позволит усовершенствовать существующие медицинские протоколы с целью персонализации методов лечения в зависимости от состояния конкретного пациента и его потребностей.
Начальный этап проекта заключался в детальном изучении 500 тысяч клеток и клеточных ядер, взятых из 6 участков сердца. Исследование проходило на основе здоровых сердец 14 доноров органов, которые по какой-либо причине оказались неподходящими для трансплантации. Помимо лабораторного анализа каждой отдельной клетки, учёные использовали специально разработанные программы машинного обучения. Их главной целью был поиск генетических различий, обусловленных расположением клеток и их локальными функциями. В ходе исследования образцов специалисты обнаружили, что даже клетки одного типа, например, кардиомиоциты, отличаются друг от друга в зависимости от местонахождения в сердце. Подробный анализ подтипов клеток позволил исследователям прийти к выводу, что наблюдаемые различия проявляются ещё на этапе развития организма. Исходя из этого, можно предположить, что все эти подтипы клеток могут по-разному реагировать на лечение, потому, например, один препарат может оказаться действенным для одних подтипов и совершенно бесполезным для других.
Данный проект является одним из ответвлений международной инициативы Human Cell Atlas, в рамках которой учёные намереваются создать подробную карту всего человеческого организма на клеточном уровне. Столь детальный подход к рассмотрению тела человека стал возможным благодаря современным технологиям, позволившим осуществить секвенирование ДНК одиночных клеток. Подобные процедуры открыли разнообразие, казалось бы, незначительных отличий генома клеток и их роль в синхронизации активности сердца. Кроме того, исследователи изучили, как одиночные клетки в составе артерий и вен адаптировались к работе с разным давлением и составом крови. По мнению соавтора исследования Микелы Нозеда, данная информация поможет медикам лучше понять, как происходят нарушения, приводящие к коронарной недостаточности.
Не менее значимой частью исследования было изучение работы вирусных агентов с различными клетками сердца. В частности, учёных интересовало, как это взаимодействие отличается от действия вирусов вроде SARS-CoV-2 на другие мышцы человеческого организма. Детальное рассмотрение образцов показало, что, помимо кардиомиоцитов, мишенями для патогенов являются и некоторые клетки в небольших кровеносных сосудах, что способствует усугублению течения заболевания. Дальнейший ход исследования будет направлен на изучение возможностей обновления клеток сердца, а также на поиск механизмов запуска их естественного восстановления.
Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен