Основная функция легких – облегчить перенос кислорода в кровоток. Решающее значение для этой жизнедеятельности имеют эндотелиальные клетки, выстилающие кровеносные сосуды, проникающие в легкие, и через которые происходит газообмен.
Неисправность этих клеток связана с рядом различных заболеваний, включая ХОБЛ (хроническую обструктивную болезнь легких), фиброз легких и легочную гипертензию. И пандемия COVID-19 подняла важные вопросы об этих клетках: почему некоторые клетки эндотелия, особенно у пожилых людей, более восприимчивы к травмам от болезни?
"Предполагалось, что все эндотелиальные клетки легких были относительно одинаковыми," сказал Нафтали Камински, Boehringer Ingelheim Pharmaceuticals Inc. Профессор медицины (легочная медицина) и руководитель Йельского отделения легочной медицины, реанимации и медицины сна.
В новом исследовании команда Камински и многонациональная группа исследователей и проект Human Cell Atlas, международная инициатива по описанию всех клеток человеческого тела, изучили различные характеристики этих относительно малоизученных клеток.
При анализе здоровых тканей легких в 15000 эндотелиальных клеток, полученных от 73 человек, они создали справочную карту эндотелиальных клеток в легких, которая поможет исследователям идентифицировать специфические аномалии, которые возникают при множестве заболеваний легких, включая COVID-19.
Результаты опубликованы в журнале Circulation.
"Если вы хотите вернуться к нормальной жизни, вам нужно знать, что такое норма," Камински сказал.
Для исследования команда интегрировала данные секвенирования одноклеточной РНК, полученные несколькими группами сотрудников, и применила методы машинного обучения, которые позволили им оценить активность десятков тысяч генов в каждой эндотелиальной клетке. Они также смогли проанализировать взаимодействия и коммуникации между этими клетками и другими клетками легкого.
"Это похоже на телескоп Хаббла в биологии," сказал Йонас Шупп из Йельского университета, первый автор статьи и научный сотрудник лаборатории Камински. "Мы смогли идентифицировать типы клеток, которые раньше были неотличимы, а также расширить понимание открытий, сделанных другими."
Помимо определения маркеров эндотелиальных клеток и их функции в капиллярах, артериях, венах и лимфатической системе, исследователи также предоставили подробные описания двух новых популяций эндотелиальных клеток.
Документ сопровождается высоко интерактивным порталом сбора и распространения данных, который позволит ученым исследовать данные, не будучи экспертами в области анализа данных.
"Мы надеемся, что доступность наших данных ускорит разработку методов лечения заболеваний легких, специфичных для эндотелиальных клеток," Камински сказал.