Renommierte Wissenschaftler haben einen hochauflösenden Zell- und Molekülatlas des gesunden menschlichen Herzens erstellt. Diese Karte könnte zukünftig als Grundlage für maßgeschneiderte Therapien dienen.
Durch die Analyse von fast einer halben Million einzelner Zellen erlangten Forscher tiefe Einblicke in die Funktionsweise des Herzens und die Ursachen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
Der Atlas offenbart eine beeindruckende Zellvielfalt, darunter spezialisierte Herzmuskelzellen, schützende Immunzellen sowie ein komplexes Gefäßnetzwerk. Er modelliert zudem die interzelluläre Kommunikation, die das Herz am Schlagen hält.
"Wir haben den detailliertesten Atlas des adulten menschlichen Herzens geschaffen, indem wir Einzelzell-Technologien mit KI-Methoden kombiniert haben, um fast 500.000 Zellen zu charakterisieren", erklärt Dr. Carlos Talavera-Lopez vom Wellcome Sanger Institute, einer der Erstautoren.
"Zum ersten Mal sehen wir präzise, was jede Herz-Zelle leistet. Der Atlas hebt regionale Unterschiede in den vier Herzkammern hervor, die ihre spezifischen Funktionen widerspiegeln und unser Verständnis des gesunden Herzens vertiefen."
Die Studie, veröffentlicht in Nature, ist Teil der Human Cell Atlas-Initiative zur Kartierung aller menschlichen Zelltypen.
Forscher betonen, dass dieses Wissen zu besserem Verständnis von Herzerkrankungen, personalisierter Medizin und potenziell regenerativen Therapien beitragen wird.
Probiert an sechs Regionen gesunder Spenderherzen analysierten die Experten fast 500.000 Zellen und Kerne mittels fortschrittlicher Einzelzell-Technik, maschinellem Lernen und Bildgebung, um Genaktivität zu entschlüsseln.
Sie entdeckten markante regionale Zellunterschiede mit spezifischen Zellsäulen, die auf unterschiedliche Herkünfte und Therapieansprechen hindeuten. Die sechs Bereiche umfassen 11 Zelltypen und über 62 neu detaillierte Zellzustände.
"Dies ist die erste großangelegte Einzelzell-Analyse des menschlichen Herzens, ermöglicht durch moderne Sequenzierung", sagt Professor Norbert Hübner, Seniorautor vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin.
"Die Studie unterstreicht die Kraft der Einzelzellgenomik und internationaler Kooperation – essenziell, um Herzfunktion, Stress und Krankheitsreaktionen zu entschlüsseln."
"Unsere Arbeit liefert wertvolle Daten zur zellulären Kooperation im Herzen und identifiziert SARS-CoV-2-anfällige Zellen, inklusive spezialisierter Kapillarzellen", ergänzt Dr. Michela Noseda vom National Heart and Lung Institute am Imperial College London.
"Diese Ressourcen sind eine Fundgrube für das Verständnis von Herzerkrankungen."
Die interdisziplinäre Studie entstand durch Kooperation von Wellcome Sanger Institute, Max-Delbrück-Zentrum, Harvard Medical School, Imperial College London und globalen Partnern.