Компьютерная программа обнаруживает различия между человеческими клетками

"Сколько различных типов клеток в теле человека? И как развиваются эти различия? Никто точно не знает", — говорит профессор Штейн Аэртс из KU Leuven и VIB (Бельгия). Но благодаря новому методу, разработанному его командой, это может скоро измениться.

Хотя каждая клетка нашего тела несет одинаковую последовательность ДНК, существует огромное разнообразие типов и функций клеток. Эти различия возникают из-за того, как интерпретируется последовательность ДНК: не все гены "включены" в каждой клетке.

Недавние достижения в секвенировании отдельных клеток уже позволили измерить, какие из наших 20 000 генов активны в отдельной клетке. При более чем 30 триллионах клеток в теле человека эти методы обеспечивают беспрецедентный уровень детализации, революционизируя исследования в биологии и медицине. Но когда этот метод применяется к тысячам клеток из разных тканей, обработка огромных объемов данных и обнаружение значимых закономерностей становятся все более сложными.

Вычислительный биолог Штейн Аэртс и его команда объединились с математиками, биоинженерами и IT-специалистами, чтобы решить эту задачу. "Мы разработали SCENIC — компьютерную программу, которая быстро и точно идентифицирует различные типы клеток на основе паттернов их экспрессии генов. Это позволяет лучше понять, как регулируется судьба типов клеток, и идентифицировать главные регуляторы, которые также могут быть потенциальными мишенями для лекарств".

"Этот новый метод не только помогает нам больше узнать о различных клетках нашего тела, — говорит постдокторант Сара Айбар Сантос. — Он также показывает, как активность клеток меняется со временем или когда мы заболеваем".

Команда уже применила метод к ткани мозга мышей и людей. Они также использовали его для анализа и сравнения раковых клеток из опухолей мозга и кожи, что привело к идентификации новых типов клеток, связанных с метастазированием — распространением раковых клеток в другие части тела.

Метод может помочь в развитии Атласа клеток человека — глобальной инициативы, направленной на картирование всех различных типов и состояний клеток в теле человека. "Этот атлас был бы бесценным источником информации как для исследований, так и для медицины, — продолжает Айбар Сантос. — Он позволил бы нам систематически изучать биологические изменения, связанные с различными заболеваниями, понимать, где в нашем теле активны гены, ассоциированные с болезнями, анализировать молекулярные механизмы, управляющие производством и активностью различных типов клеток, и выяснять, как разные типы клеток объединяются и работают вместе, образуя ткани".