研究人员发布最详细和全面的人类心脏细胞图谱

在一项新的研究中,发表在自然,研究人员产生最详细和全面的人类心脏细胞阿特拉斯到目前为止,包括心脏传导系统的专门的组织——心跳是哪里来的。

的多中心团队由Wellcome桑格研究所和国家心肺研究所伦敦大学帝国理工学院,还提出了一个新的drug-repurposing计算工具Drug2cell,提供洞察药物对心率的影响。

本研究是国际的一部分人类细胞阿特拉斯* (HCA)倡议,这是人类身体中的每个细胞类型的映射,将我们对健康和疾病的理解,将形成一个完全集成的基础HCA人类心脏细胞的阿特拉斯。

图表8个地区的人类的心脏,工作描述了75种不同的细胞状态包括心脏传导系统的细胞-细胞的组织负责心跳不理解这样一个详细的级别(1)在人类。人类的心脏传导系统,心脏的“布线”,从上到下发送电脉冲的心脏和坐标的心跳。

通过使用空间转录组,提供一个“地图”的细胞组织内坐的地方,研究人员也能够了解这些细胞首次相互通信。这张地图作为分子指南,显示健康细胞是什么样子,和提供一个疾病的关键参考理解出错。这些发现将有助于理解那些影响心脏疾病,如节奏。

人类心脏细胞的组装地图集是关键,因为全球心血管疾病死亡的主要原因。每年大约有20000电子起搏器植入在英国这些障碍(2)。这些可以无效的和容易的并发症和副作用(3)。理解生物学的细胞传导系统,以及他们如何不同于肌肉细胞铺平了道路疗法促进心脏健康和发展目标治疗心律失常。

该小组还提出了一种新的计算工具叫Drug2cell。该工具可以预测药物靶点和药物副作用。它利用单细胞EMBL-EBI资料和1900万年的药物相互作用ChEMBL数据库。

意外,这个工具确定了起搏细胞表达某些药物的目标,比如GLP1药物,用于糖尿病和减肥和已知副作用增加心率,机制还不清楚。这项研究表明,心率的增加可能是部分原因是这些药物对起搏细胞的直接行动,找到团队还显示在一个实验性干细胞模型的起搏细胞。

“常规的心脏传导系统是至关重要的和协调的殴打我们的心,然而,细胞哪些弥补知之甚少。本研究通过定义发表了这些细胞的概要文件,以及他们居住的多细胞的利基市场。深入了解开门更好,今后有针对性的抗心律失常治疗。”

詹姆斯•克兰利博士共同第一作者,心脏病专家专门从事心律紊乱和威康基金会桑格研究所的博士生

“激活和抑制起搏细胞基因的机制还不清楚,尤其是在人类。这是很重要的,提高细胞疗法促进生产的起搏细胞或防止过度的自发发射的细胞。通过了解这些细胞在个体遗传水平上,我们可以开发新的方法来改善心脏治疗。”

博士Kazumasa Kanemaru,共同第一作者和博士后基金会桑格研究所的基因表达基因组学团队

这项研究发现了一个意想不到的发现:一个传导系统细胞和神经胶质细胞之间的紧密联系。胶质细胞是神经系统的一部分,通常发现在大脑中。他们已经探索了很少的心。本研究表明,神经胶质细胞在物理接触传导系统细胞和可能发挥重要的配角:沟通与起搏细胞,引导神经末梢,并支持他们谷氨酸的释放,一种神经递质。

这项研究的另一个关键发现是免疫结构对心脏的外表面。这包含浆细胞、抗体释放到周围的空间附近的心脏,以防止感染肺部。研究人员还发现了一个细胞领域丰富的激素(4)可以解释为心力衰竭的早期预警信号。

“我们常常完全不知道影响一个新的治疗对心脏和它的电脉冲——这可能意味着药物被撤回或未能使其市场。我们的团队开发Drug2cell平台来改善我们如何评估新的治疗方法以及它们如何影响我们的心,和潜在的其他组织。这将为我们提供一个宝贵的工具来识别新的药物目标特定的细胞,以及有助于预测任何潜在的副作用在药物开发的早期。”

博士Michela Noseda,高级讲师心脏分子病理学国家心肺研究所,伦敦帝国理工学院人类细胞的协调员阿特拉斯的心BioNetwork和作者

“使用尖端技术,这项研究提供了进一步的错综复杂的细节的细胞组成的专门区域人类心脏,以及这些细胞相互沟通。心脏的电传导系统上的新发现及其监管可能会打开新的方法来预防和治疗节奏紊乱能损害心脏的功能,甚至可能是致命的。

“国际合作是科学进步的关键。这个有效的研究和其他的发现更广泛的人类细胞Atlas项目是优秀的例子当国际研究界能够实现跨境一起工作。我们的共同努力下最终产生全球对病人有更好的效果。”

Metin Avkiran教授英国心脏基金会的医务副主任,这部分资助的研究与德国心血管研究中心(DZHK)

“这心脏细胞图谱显示心脏组织学以前所未有的细节,包括心脏传导系统,使每一个心跳,和是一个有价值的参考研究心脏病和设计的潜在的治疗。全球人类细胞图谱计划的一个重要贡献,就是身体的每个细胞类型映射到理解健康和疾病,它将形成一个完全集成的基础HCA人类心脏细胞的阿特拉斯。此外,我们的套件的计算方法将有助于确定再利用现有的药物来治疗疾病的可能性在其他组织。”

萨拉博士们,该研究的资深作者来自威康桑格研究所和人类细胞图谱组委会主席

参考:Kanemaru K,克兰利J, Muraro D, et al。空间解决multiomics人类心脏的利基市场。自然。2023年。doi:10.1038 / s41586 - 023 - 06311 - 1

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