Projekt Human Cell Atlas odsłoni tajemnice ludzkiego ciała?

Projekt Human Cell Atlas, który ma na celu zmapowanie wszystkich 37 bilionów komórek w ludzkim organizmie pozwoli lepiej poznać i zrozumieć jego działanie, lepiej diagnozować, monitorować i leczyć choroby – informują naukowcy.

Projekt Human Cell Atlas

.Czterdzieści artykułów dotyczących pierwszych wyników tego wielkiego przedsięwzięcia opublikowało pismo „Nature” i pisma pokrewne. Przyjmuje się, że nasze ciało jest zbudowane z około 200 typów komórek – takich jak komórki mięśnia sercowego, skóry, wątroby czy komórki nerwowe. Jednak projekt Human Cell Atlas już ujawnił, że istnieją tysiące typów komórek, z których niektóre wydają się być przyczyną na przykład choroby zapalnej jelit (IBD) czy mukowiscydozy. Dzięki bardziej szczegółowej wiedzy można będzie je leczyć skuteczniej.

W ramach projektu Human Cell Atlas współpracuje ponad 3600 naukowców z 100 krajów. To jeden z najbardziej ambitnych projektów w biologii – bywa określany jako następca Human Genome Project. Do tej pory zbadano już ponad 100 milionów komórek pobranych od 10 000 osób na całym świecie, dogłębnie analizując każdą z nich. Najnowsze odkrycia obejmują mapę komórek pochodzących z przewodu pokarmowego – od ust, przez przełyk, żołądeka i jelita, aż do odbytu. Analizowane były typy komórek, ich lokalizacja i sposoby, w jakie komunikują się one z innymi komórkami wokół nich.

Wśród 1,6 miliona przeanalizowanych komórek jelita znalazła się nowa forma, zwana komórką metaplastyczną. Wydaje się, że odgrywa ona rolę w zaostrzaniu stanu zapalnego u milionów osób żyjących z chorobami zapalnymi jelit, takimi jak wrzodziejące zapalenie jelita grubego i choroba Leśniowskiego-Crohna. Udało się również wyjaśnić, jak kształtuje się w macicy ludzki szkielet w pierwszych tygodniach po poczęciu. Najpierw tworzy się rusztowanie z chrząstki, a następnie rosną na nim komórki kostne – w całym szkielecie z wyjątkiem górnej części czaszki, ponieważ twarda kość nie dawałaby mózgowi przestrzeni do wzrostu. Niektóre niezbędne do rozwoju szkieletu instrukcje genetyczne okazały się mieć związek z chorobą zwyrodnieniową stawów dziesiątki lat później.

Nowe odkrycia dotyczyły również grasicy – narządu zaangażowanego w szkolenie układu odpornościowego. Jak się okazało, proces ten rozpoczyna się znacznie wcześniej niż sądzono, co sugeruje, że najwcześniejsze stadia ciąży mogą mieć wpływ na funkcjonowanie układu odpornościowego przez całe życie. Możliwe byłoby również opracowanie nowych terapii opartych na komórkach odpornościowych w celu zwalczania chorób, takich jak nowotwory. Dzięki zebranym podczas realizacji projektu szczegółowym danym w czasie pandemii Covid-19 naukowcy mogli także przewidzieć, w jaki sposób wirus będzie przemieszczał się z tkanki do tkanki, a także zidentyfikowali nos, usta i oczy jako kluczowe punkty wejścia do ciała.

DNA – nośnik pamięci w przyszłości?

.Na temat tego, iż w przyszłości DNA będzie mogło służyć jako potencjalne medium przechowywania danych na łamach „Wszystko co Najważniejsze” pisze prof. Aleksandra OBRĘPALSKA-STĘPLOWSKA i prof. Maciej J. OGORZAŁEK w tekście „Pamięć zapisana w DNA. Na styku biotechnologii i informatyki„.

„Przechowywanie tak dużej ilości danych, możliwość ich kopiowania, przekazywania oraz skuteczne mechanizmy kontroli ich poprawności i korekty błędów – to naturalne cechy kwasu dezoksyrybonukleinowego, DNA. Gdy dodamy do tego, że DNA można wyizolować i poznać jego sekwencję (czyli zakodowaną w nim informację), nawet jeśli pochodzi z dobrze zakonserwowanych skamielin sprzed tysięcy lat, to mamy nośnik idealny. I DNA jest idealnym nośnikiem danych biologicznych, czego dowodem są wszystkie organizmy żywe na świecie. Nic więc zatem dziwnego, że coraz częściej upatruje się w DNA alternatywnego nośnika danych cyfrowych”.

”Wychodząc naprzeciw współczesnym wyzwaniom, zaczęto poszukiwać nowych rozwiązań dla pamięci o dużej gęstości, długim czasie przechowywania i niskiej cenie. Właściwości DNA, jego gęstość fizyczna i duża trwałość w znacznym stopniu spełniają wymagania dotyczące długoterminowego przechowywania dużych zbiorów danych. Prowadzone dotąd analizy ogromnych ilości danych dotyczących DNA oraz funkcjonalnych właściwości związanych z sekwencjonowaniem prowadzą nie tylko do zrozumienia mechanizmów przechowywania informacji w strukturach tego typu i ich powiązania z działaniem organizmów żywych”.

.”Badania te zwróciły też uwagę na całkiem nowe możliwości oraz doprowadziły do sformułowania nowych hipotez i problemów badawczych, w szczególności w dziedzinie informatyki. Pokazanie możliwości edycji genomów z wykorzystaniem technologii CRISPR-Cas(Nagroda Nobla dla J. Doudna i E. Charpentier) uruchomiło  intensywne badania w dziedzinie biologii molekularnej, Natychmiast pojawiły się również hipotezy dotyczące możliwości zapisudowolnych danych cyfrowych w oparciu o sekwencje DNA” – pisze prof. Aleksandra OBRĘPALSKA-STĘPLOWSKA i prof. Maciej J. OGORZAŁEK.

PAP/Wszystko co Najważniejsze/MJ