Bản đồ mới lập bản đồ chi tiết 1,6 triệu tế bào ruột người với độ chính xác chưa từng có

Bản đồ toàn diện nhất về tế bào ruột người cho đến nay đã được tạo ra bằng cách kết hợp dữ liệu không gian và dữ liệu nhân đơn từ 1,6 triệu tế bào.

Việc lập bản đồ các tế bào ruột có thể cung cấp thêm hiểu biết sâu sắc về những gì đang diễn ra trong các bệnh như ung thư ruột và bệnh viêm ruột (IBD). Sử dụng bản đồ, các nhà nghiên cứu tại Viện Sanger và các đồng nghiệp của họ đã xác định được vai trò mới của một tế bào ruột cụ thể có thể tham gia vào chu kỳ viêm ở một số người, gây ra đau đớn và khó chịu.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature mô tả cách nhóm nghiên cứu kết hợp hơn 25 bộ dữ liệu đường tiêu hóa (GI) của con người để tạo ra nguồn dữ liệu đường ruột có sẵn miễn phí lớn nhất thế giới. Nguồn dữ liệu này bao gồm các mẫu từ cả những người khỏe mạnh và những người mắc nhiều bệnh khác nhau.

Ý nghĩa của bản đồ tế bào ruột

Bằng cách hiểu rõ hơn về cấu trúc đường ruột khi khỏe mạnh và khi bệnh tật, các nhà nghiên cứu có thể xác định những thay đổi quan trọng có thể liên quan đến sự khởi phát của các bệnh như viêm loét đại tràng và bệnh Crohn, cũng như khám phá ra các mục tiêu mới để phát triển thuốc.

Bài viết này là một phần của loạt ấn phẩm (Nature Portfolio) liên quan đến dự án Human Cell Atlas, đại diện cho những tiến bộ đáng kể trong hiểu biết của chúng ta về cơ thể con người. Các nghiên cứu này làm sáng tỏ các khía cạnh chính của sinh học phát triển, sức khỏe và bệnh tật, đồng thời đóng góp vào việc phát triển các công cụ phân tích hỗ trợ cho việc phát triển bản đồ tế bào người.

Đường tiêu hóa bao gồm các cơ quan chịu trách nhiệm tiêu hóa, từ miệng đến hậu môn. Nó thực hiện các chức năng quan trọng như hấp thụ chất dinh dưỡng và bảo vệ chống lại các tác nhân gây bệnh. Các bệnh về đường tiêu hóa ảnh hưởng đến hàng triệu người trên toàn thế giới. Ví dụ, viêm loét đại tràng và bệnh Crohn ảnh hưởng đến hơn 7 triệu người. Các bệnh này được đặc trưng bởi các triệu chứng như đau bụng, tiêu chảy, chảy máu trực tràng, mệt mỏi và các vấn đề về khớp.

Ung thư ruột, còn được gọi là ung thư đại trực tràng, là loại ung thư phổ biến thứ tư ở Anh, với gần 43.000 người được chẩn đoán mắc bệnh mỗi năm. Có khoảng hai triệu ca trên toàn thế giới.

Tạo ra một nguồn tài nguyên hài hòa

Do tầm quan trọng của các bệnh này, nhiều nghiên cứu về cấu trúc tế bào GI đơn nhân đã được tiến hành. Tuy nhiên, dữ liệu và phương pháp phân mảnh đã khiến các nhà nghiên cứu bên ngoài khó sử dụng các nguồn tài nguyên này.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một công cụ điều hòa dữ liệu, tạo ra một nguồn tài nguyên chuẩn hóa về tế bào ruột mà các nhà khoa học trên toàn thế giới có thể tiếp cận. Công cụ này cũng có thể được áp dụng cho các cơ quan khác để nghiên cứu thêm.

Atlas kết quả kết hợp 25 tập dữ liệu và bao gồm 1,6 triệu tế bào với dữ liệu không gian và nhân đơn, cung cấp thông tin về các loại tế bào, vị trí của chúng và tương tác với môi trường. Atlas bao gồm dữ liệu từ những cá nhân khỏe mạnh cũng như bệnh nhân mắc bệnh ung thư dạ dày và trực tràng, bệnh celiac, viêm loét đại tràng và bệnh Crohn.

Khám phá vai trò mới của tế bào

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một loại tế bào được gọi là tế bào metaplastic ruột có thể liên quan đến tình trạng viêm. Những tế bào này, thường tham gia vào việc sửa chữa niêm mạc dạ dày, cho thấy sự tương đồng về mặt di truyền với các tế bào GI khác liên quan đến tình trạng viêm. Các nhà khoa học suy đoán rằng tình trạng viêm trong IBD gây ra những thay đổi trong các tế bào này, làm tăng tình trạng viêm.

Ứng dụng của atlas

Atlas này được cung cấp miễn phí và các quy trình mới đã được phát triển để cho phép bổ sung dữ liệu nghiên cứu trong tương lai, tạo ra nguồn tài nguyên năng động và dễ tiếp cận cho các nhà khoa học.

Tiến sĩ Amanda Oliver, tác giả đầu tiên của Viện Sanger, cho biết:
"Dữ liệu không gian và dữ liệu nhân đơn cung cấp những hiểu biết độc đáo về cách các tế bào ruột tương tác, giúp hiểu rõ hơn về cách cơ thể con người hoạt động. Chúng tôi hy vọng rằng các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục phát triển nguồn tài nguyên này, bổ sung thêm những hiểu biết mới để cải thiện sức khỏe con người".

Tiến sĩ Rasa Elmentaite, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết thêm:
"Tập atlas tích hợp này bao gồm một lượng dữ liệu khổng lồ, cho phép chúng tôi xác định các loại tế bào gây bệnh có thể là mục tiêu cho các biện pháp can thiệp trong tương lai".

Giáo sư Sarah Teichmann, đồng sáng lập Human Cell Atlas, cho biết:
"Atlas này chứng minh những gì có thể đạt được thông qua sự hợp tác cởi mở giữa các nhà khoa học trên khắp thế giới. Đây là một công cụ mạnh mẽ để hiểu biết về bệnh tật và phát triển các phương pháp điều trị mới".