أطلس جديد يرسم خريطة ل 1.6 مليون خلية معوية بشرية بالتفصيل بدقة غير مسبوقة

تم إنشاء الخريطة الأكثر شمولاً للخلايا المعوية البشرية حتى الآن من خلال الجمع بين البيانات المكانية وبيانات النواة الفردية من 1.6 مليون خلية.

قد يُتيح رسم خرائط خلايا الأمعاء فهمًا أعمق لما يحدث في أمراض مثل سرطان الأمعاء وداء الأمعاء الالتهابي (IBD). باستخدام الأطلس، حدد باحثون في معهد سانجر وزملاؤهم دورًا جديدًا لخلية معوية مُحددة قد تُشارك في دورة التهابية لدى بعض الأشخاص، مُسببةً الألم والانزعاج.

تصف الدراسة، المنشورة في مجلة نيتشر ، كيف جمع الفريق أكثر من 25 مجموعة بيانات أحادية النواة خاصة بالجهاز الهضمي البشري لإنشاء أكبر مصدر بيانات متاح مجانًا في العالم لبيانات الأمعاء. يتضمن هذا المصدر عينات من أفراد أصحاء وآخرين يعانون من أمراض مختلفة.

معنى خريطة الخلايا المعوية

ومن خلال فهم أفضل لبنية الأمعاء في الصحة والمرض، يمكن للباحثين تحديد التغييرات الرئيسية التي قد تكون مرتبطة بظهور أمراض مثل التهاب القولون التقرحي ومرض كرون، فضلاً عن اكتشاف أهداف جديدة لتطوير الأدوية.

هذه المقالة جزء من سلسلة منشورات (Nature Portfolio) مرتبطة بمشروع أطلس الخلايا البشرية، والتي تُمثل تقدمًا ملحوظًا في فهمنا لجسم الإنسان. تُلقي هذه الدراسات الضوء على جوانب رئيسية في علم الأحياء النمائي والصحة والمرض، وتُسهم في تطوير أدوات تحليلية تُساعد في تطوير أطلس للخلايا البشرية.

يشمل الجهاز الهضمي الأعضاء المسؤولة عن الهضم، من الفم إلى فتحة الشرج. ويؤدي وظائف مهمة مثل امتصاص العناصر الغذائية والحماية من مسببات الأمراض. تُصيب أمراض الجهاز الهضمي ملايين الأشخاص حول العالم. على سبيل المثال، يُصيب التهاب القولون التقرحي وداء كرون أكثر من 7 ملايين شخص. وتتميز هذه الأمراض بأعراض مثل ألم البطن، والإسهال، ونزيف المستقيم، والتعب، ومشاكل المفاصل.

سرطان الأمعاء، المعروف أيضًا بسرطان القولون والمستقيم، هو رابع أكثر أنواع السرطان شيوعًا في المملكة المتحدة، حيث يُشخَّص به ما يقرب من 43,000 شخص سنويًا. ويوجد حوالي مليوني حالة حول العالم.

إنشاء موارد متناغمة

نظراً لأهمية هذه الأمراض، أُجريت العديد من الدراسات أحادية النواة على بنية خلايا الجهاز الهضمي. إلا أن البيانات والأساليب المجزأة جعلت من الصعب على الباحثين الخارجيين استخدام هذه الموارد.

لمعالجة هذه المشكلة، طوّر الباحثون أداةً لتوحيد البيانات، ما يُتيح موردًا موحدًا لخلايا الأمعاء، متاحًا للعلماء حول العالم. كما يُمكن تطبيق هذه الأداة على أعضاء أخرى لإجراء المزيد من الأبحاث.

يجمع الأطلس الناتج 25 مجموعة بيانات، ويتضمن 1.6 مليون خلية مع بيانات أحادية النواة وبيانات مكانية، مما يوفر معلومات عن أنواع الخلايا ومواقعها وتفاعلاتها مع البيئة. يتضمن الأطلس بيانات من أفراد أصحاء، بالإضافة إلى مرضى مصابين بسرطانات الجهاز الهضمي والقولون والمستقيم، وداء السيلياك، والتهاب القولون التقرحي، وداء كرون.

اكتشاف دور جديد للخلايا

اكتشف الفريق نوعًا من الخلايا يُعرف باسم الخلايا التحوّلية المعوية، والتي قد تكون متورطة في الالتهاب. هذه الخلايا، التي تُشارك عادةً في إصلاح بطانة المعدة، أظهرت تشابهًا وراثيًا مع خلايا الجهاز الهضمي الأخرى المرتبطة بالالتهاب. ويتكهن العلماء بأن الالتهاب في داء الأمعاء الالتهابي يُسبب تغيرات في هذه الخلايا، مما يزيد الالتهاب.

تطبيق الأطلس

يتوفر الأطلس مجانًا، كما تم تطوير عمليات جديدة للسماح بإضافة بيانات بحثية مستقبلية، مما يؤدي إلى إنشاء مورد ديناميكي وسهل الوصول إليه للعلماء.

قالت الدكتورة أماندا أوليفر، المؤلفة الرئيسية من معهد سانجر:
"توفر البيانات المكانية وبيانات النواة الواحدة رؤى فريدة حول كيفية تفاعل خلايا الأمعاء، مما يساعد على فهم أفضل لكيفية عمل جسم الإنسان. نأمل أن يواصل الباحثون البناء على هذا المورد، وإضافة رؤى جديدة لتحسين صحة الإنسان".

وأضافت الدكتورة راسا إلمنتايت، المؤلفة المشاركة للدراسة:
"يتضمن هذا الأطلس المتكامل كمية هائلة من البيانات، مما يسمح لنا بتحديد أنواع الخلايا المسببة للأمراض التي يمكن أن تكون أهدافًا للتدخلات المستقبلية".

قالت البروفيسورة سارة تايخمان، المؤسس المشارك لأطلس الخلايا البشرية:
"يُظهر هذا الأطلس ما يُمكن تحقيقه من خلال التعاون المفتوح بين العلماء من جميع أنحاء العالم. إنه أداة فعّالة لفهم الأمراض وتطوير علاجات جديدة".