Чем занимались биологи в 2024 году
Материал подготовил Кирилл Стасевич
В любой науке есть направления, которые особенно щедры на выдающиеся результаты.
АТЛАСЫ КЛЕТОК ЧЕЛОВЕКА СТАНОВЯТСЯ БОЛЬШЕ И ТОЧНЕЕ
В любой науке есть направления, которые особенно щедры на выдающиеся результаты. Так бывает, когда какая-нибудь крупная проблема никак не поддаётся усилиям исследователей ввиду несовершенства лабораторных методов, но потом методы «дорастают» до нужного уровня. Бывает и наоборот, когда развитие методов позволяет задуматься о том, о чём раньше никто не задумывался. Результаты, которые появляются в такой области, на сторонний взгляд могут показаться однообразными, однако это никак не умаляет их значимости. Например, последние несколько лет мы регулярно слышим про атласы клеток человека. Клеточный атлас — это перепись клеток, составляющих какой-нибудь орган или его часть. С одной стороны, клеточный состав тканей давно известен: нервная ткань образована нейронами и клетками нейроглии, в кишечнике есть клетки эпителия и мышечные клетки и т. д. С другой стороны, сейчас стало ясно, что давно знакомые виды клеток делятся на многие подвиды, у которых есть свои особенности и свои функции.
Современные методы позволяют работать с одной-единственной клеткой — например, можно узнать, какие у этой клетки мутации в определённом гене, какие гены активны, какие белки сидят в наружной мембране и многое другое. В атласе данные конкретной клетки привязаны к её координатам, то есть к другим клеткам по соседству с ней. Здесь нужны не только особые методы молекулярной биологии, здесь также требуются специальные вычислительные алгоритмы, которые позволяли бы манипулировать огромными массивами данных. А данных очень-очень много — достаточно сказать, что в человеческом теле около 37,2 трлн клеток. Естественно, среди них много одинаковых, которые сидят рядом и заняты одним и тем же делом, но эту одинаковость тоже ведь нужно как-то увидеть. Человек со временем меняется, и атлас должен учитывать возрастные изменения в клетках, желательно с эмбрионального состояния. У людей, живущих в разных регионах, есть свои генетические особенности — в атласе они тоже должны быть. Наконец, одна и та же клетка в здоровом состоянии и в болезни работает по-разному — значит, нужно сравнивать клетки здоровых и больных людей.
Есть атласы маленькие и есть большие; один из самых масштабных проектов выполняет основанный в 2016 году исследовательский консорциум «Human Cell Atlas», то есть «Атлас клеток человека». Сейчас в нём состоят более 3000 человек примерно из 1700 научных центров, но, несмотря на весь масштаб проекта, на данный момент он описывает около 62 млн клеток, то есть можно сказать, что работа только начинается. Время от времени сотрудники «Human Cell Atlas» сообщают о своих успехах. В конце осени в «Nature» и сопутствующих журналах вышло более сорока статей с новыми клеточными данными относительно нервной системы, иммунитета, лёгких, костей, кишечника и некоторых других органов. Пищеварительная система от ротовой полости до прямой кишки теперь описана в атласе с 1,1 млн клеток, в котором есть информация о воспалительных изменениях, сопутствующих целиакии и болезни Крона. Атлас иммунной системы пополнился сведениями о тимусе — особом органе, в котором Т-лимфоциты учатся атаковать конкретную цель и который с возрастом постепенно исчезает, что сказывается на общем иммунном состоянии организма. Две отдельные статьи посвящены коже и костям, но не у взрослых, а у развивающегося эмбриона. Для костей удалось выяснить подробности молекулярно-генетических сигналов, направляющих развитие ткани по «хрящевому» или по «костному» пути; в развивающейся коже удалось увидеть, сколь разнообразную роль играют в ней некоторые иммунные клетки, от которых зависит, в частности, формирование кровеносных сосудов...
Статьи по теме
Продолжение статьи читайте в номере журнала
