محققان دقیق‌ترین و جامع‌ترین اطلس سلول‌های قلب انسان را تا به امروز تولید کرده‌اند، از جمله بافت تخصصی سیستم هدایت قلب – جایی که ضربان قلب منشا می‌گیرد. این تیم همچنین یک ابزار محاسباتی جدید برای استفاده مجدد از دارو به نام Drug2cell ارائه کرده است که می تواند بینشی در مورد اثرات داروها بر ضربان قلب ارائه دهد.
این اثر در طبیعت، در مقاله، “مولتیومیک های حل شده فضایی سوله های قلب انسان.”
این مطالعه بخشی از ابتکار بین‌المللی اطلس سلول‌های انسانی (HCA) است که نقشه‌برداری از هر نوع سلول در بدن انسان را انجام می‌دهد تا درک ما از سلامت و بیماری را تغییر دهد و پایه و اساس یک اطلس سلول‌های قلب انسان HCA را تشکیل می‌دهد.
این کار با ترسیم هشت ناحیه از قلب انسان، 75 حالت سلولی مختلف از جمله سلول‌های سیستم هدایت قلبی را توصیف می‌کند – که قبلاً در چنین سطح دقیقی در انسان درک نشده بود. سیستم هدایت قلبی انسان تکانه های الکتریکی را از بالا به پایین قلب می فرستد و ضربان قلب را هماهنگ می کند.
جیمز کرانلی، پزشک متخصص قلب و متخصص در اختلالات ریتم قلب و دانشجوی دکترا در Wellcome Sanger خاطرنشان کرد: «سیستم هدایت قلبی برای ضربان منظم و هماهنگ قلب ما حیاتی است، اما سلول‌هایی که آن را تشکیل می‌دهند به درستی درک نشده‌اند. موسسه. این مطالعه با تعریف نمایه‌های این سلول‌ها و همچنین سوله‌های چند سلولی در آنها، نور جدیدی می‌افکند. این درک عمیق‌تر دری را برای درمان‌های ضد آریتمی بهتر و هدفمند در آینده باز می‌کند.»
با استفاده از رونویسی فضایی، محققان همچنین توانستند نحوه ارتباط این سلول ها با یکدیگر را برای اولین بار درک کنند. این یافته ها به ما در درک بیماری هایی مانند مواردی که بر ریتم قلب تأثیر می گذارد کمک می کند.
با توجه به اینکه بیماری های قلبی عروقی عامل اصلی مرگ و میر در جهان هستند، تشکیل اطلس سلول های قلب انسان بسیار مهم است. درک بیولوژی سلول‌های سیستم هدایت و تفاوت آنها با سلول‌های ماهیچه‌ای، راه را برای درمان‌هایی برای تقویت سلامت قلب و ایجاد درمان‌های هدفمند برای آریتمی هموار می‌کند.
دکتر کازوماسا کانمارو، عضو فوق دکترا در تیم ژنومیک بیان ژن در موسسه ولکام سانگر، خاطرنشان کرد: مکانیسم فعال‌سازی و سرکوب ژن‌های سلول‌های ضربان‌ساز به‌ویژه در انسان‌ها مشخص نیست. “این برای بهبود سلول درمانی برای تسهیل تولید سلول های ضربان ساز یا جلوگیری از شلیک بیش از حد خود به خود سلول ها مهم است. با درک این سلول ها در سطح ژنتیکی فردی، ما به طور بالقوه می توانیم راه های جدیدی برای بهبود درمان های قلب ایجاد کنیم.
این مطالعه یک کشف غیرمنتظره را کشف کرد: رابطه نزدیک بین سلول های سیستم هدایت و سلول های گلیال. سلول های گلیال بخشی از سیستم عصبی هستند و به طور سنتی در مغز یافت می شوند. آنها در دل بسیار کم کاوش شده اند. این تحقیق نشان می‌دهد که سلول‌های گلیال در تماس فیزیکی با سلول‌های سیستم هدایت هستند و ممکن است نقش حمایتی مهمی ایفا کنند: برقراری ارتباط با سلول‌های ضربان‌ساز، هدایت پایانه‌های عصبی به سمت آنها و حمایت از آزادسازی گلوتامات، یک انتقال‌دهنده عصبی.
یکی دیگر از یافته های کلیدی این مطالعه، ساختار ایمنی در سطح بیرونی قلب است. این شامل سلول‌های پلاسما است که آنتی‌بادی‌هایی را در فضای اطراف قلب آزاد می‌کنند تا از عفونت ریه‌های مجاور جلوگیری کنند. محققان همچنین یک طاقچه سلولی غنی‌سازی هورمونی را شناسایی کردند که می‌تواند به عنوان یک علامت هشدار اولیه نارسایی قلبی تفسیر شود.
علاوه بر این، این تیم یک ابزار محاسباتی جدید به نام Drug2cell ارائه کرده است. این ابزار می تواند اهداف دارویی و همچنین عوارض جانبی دارو را پیش بینی کند. از پروفایل های تک سلولی و 19 میلیون تعامل دارو-هدف در پایگاه داده EMBL-EBI ChEMBL بهره می برد.
به‌طور غیرمنتظره‌ای، این ابزار شناسایی کرد که سلول‌های ضربان‌ساز هدف داروهای خاصی مانند داروهای GLP1 را بیان می‌کنند که برای دیابت و کاهش وزن استفاده می‌شوند و به عنوان یک عارضه جانبی، ضربان قلب را افزایش می‌دهند، که مکانیسم آن نامشخص بود. این مطالعه نشان می‌دهد که افزایش ضربان قلب ممکن است تا حدی به دلیل اثر مستقیم این داروها بر روی سلول‌های ضربان‌ساز باشد، یافته‌ای که این تیم همچنین در مدل سلول‌های بنیادی تجربی سلول‌های ضربان‌ساز نشان داد.