אטלס חדש ממפה 1.6 מיליון תאי מעיים אנושיים בפירוט ובדיוק חסר תקדים

המפה המקיפה ביותר של תאי מעיים אנושיים עד כה נוצרה על ידי שילוב נתונים מרחביים ונתונים של גרעין בודד מ-1.6 מיליון תאים.

מיפוי תאי מעיים יכול לספק תובנות נוספות לגבי המתרחש במחלות כמו סרטן המעי הגס ומחלות מעי דלקתיות (IBD). באמצעות האטלס, חוקרים במכון סנגר ועמיתיהם זיהו תפקיד חדש לתא מעיים מסוים שעשוי להיות מעורב במעגל דלקתי אצל אנשים מסוימים, ולגרום לכאב ואי נוחות.

המחקר, שפורסם בכתב העת Nature, מתאר כיצד הצוות שילב יותר מ-25 מערכי נתונים חד-ליבתיים של מערכת העיכול (GI) אנושית כדי ליצור את משאב נתוני המעיים הגדול בעולם הזמין בחינם. משאב זה כולל דגימות הן מאנשים בריאים והן מאלה הסובלים ממחלות שונות.

משמעות מפת תאי המעי

על ידי הבנה טובה יותר של מבנה המעי בבריאות ובמחלות, חוקרים יכולים לזהות שינויים מרכזיים שעשויים להיות קשורים להופעתן של מחלות כמו קוליטיס כיבית ומחלת קרוהן, וכן לגלות מטרות חדשות לפיתוח תרופות.

מאמר זה הוא חלק מסדרת פרסומים (Nature Portfolio) הקשורים לפרויקט אטלס התאים האנושיים, המייצגים התקדמות משמעותית בהבנתנו את גוף האדם. מחקרים אלה מאירים היבטים מרכזיים של ביולוגיה התפתחותית, בריאות ומחלות, ותורמים לפיתוח כלים אנליטיים שיסייעו בפיתוח אטלס תאים אנושיים.

מערכת העיכול כוללת את האיברים האחראים על העיכול, מהפה ועד לפי הטבעת. היא מבצעת פונקציות חשובות כגון ספיגת חומרים מזינים והגנה מפני פתוגנים. מחלות במערכת העיכול משפיעות על מיליוני אנשים ברחבי העולם. לדוגמה, קוליטיס כיבית ומחלת קרוהן משפיעות על יותר מ-7 מיליון בני אדם. מחלות אלו מאופיינות בתסמינים כגון כאבי בטן, שלשולים, דימום רקטלי, עייפות ובעיות במפרקים.

סרטן המעי הגס, המכונה גם סרטן המעי הגס, הוא הסרטן הרביעי בשכיחותו בבריטניה, עם כמעט 43,000 מאובחנים מדי שנה. ישנם כשני מיליון מקרים ברחבי העולם.

יצירת משאב הרמוני

בשל חשיבותן של מחלות אלו, נערכו מחקרים רבים של מבנה תאי מערכת העיכול, המבוססים על גרעין בודד. עם זאת, נתונים ושיטות מקוטעים הקשו על חוקרים חיצוניים להשתמש במשאבים אלו.

כדי לטפל בבעיה זו, פיתחו החוקרים כלי להרמוניזציה של נתונים, ויצרו משאב סטנדרטי של תאי מעיים הנגיש למדענים ברחבי העולם. ניתן ליישם את הכלי גם על איברים אחרים למחקר נוסף.

האטלס שנוצר משלב 25 מערכי נתונים וכולל 1.6 מיליון תאים עם נתונים של גרעין בודד ונתונים מרחביים, המספקים מידע על סוגי תאים, מיקומם ואינטראקציות שלהם עם הסביבה. האטלס כולל נתונים מאנשים בריאים וכן מחולים בסרטן מערכת העיכול והמעי הגס, מחלת צליאק, קוליטיס כיבית ומחלת קרוהן.

גילוי תפקיד חדש לתאים

הצוות גילה סוג של תא המכונה תאים מטאפלסטיים של המעי, שעשויים להיות מעורבים בדלקת. תאים אלה, שבדרך כלל מעורבים בתיקון רירית הקיבה, הראו דמיון גנטי לתאי מערכת העיכול האחרים הקשורים לדלקת. המדענים משערים כי הדלקת ב-IBD גורמת לשינויים בתאים אלה, מה שמגביר את הדלקת.

יישום האטלס

האטלס זמין ללא תשלום, ופותחו תהליכים חדשים שיאפשרו הוספת נתוני מחקר עתידיים, ובכך יוצרים משאב דינמי ונגיש עבור מדענים.

ד"ר אמנדה אוליבר, המחברת הראשונה ממכון סנגר, אמרה:
"הנתונים המרחביים והגרעיניים הבודדים מספקים תובנות ייחודיות לגבי האופן שבו תאי המעי מקיימים אינטראקציה, ועוזרים להבין טוב יותר כיצד גוף האדם פועל. אנו מקווים שהחוקרים ימשיכו לבנות על משאב זה, ויוסיפו תובנות חדשות לשיפור בריאות האדם."

ד"ר ראסה אלמנטייט, מחבר שותף של המחקר, הוסיף:
"אטלס משולב זה כולל כמות עצומה של נתונים, המאפשרים לנו לזהות סוגי תאים פתוגניים שיכולים לשמש מטרות להתערבויות עתידיות."

פרופסור שרה טייכמן, מייסדת שותפה של אטלס התאים האנושיים, אמרה:
"אטלס זה מדגים מה ניתן להשיג באמצעות שיתוף פעולה פתוח בין מדענים מרחבי העולם. זהו כלי רב עוצמה להבנת מחלות ולפיתוח טיפולים חדשים."