Nature: Biologia, mappe cellulari per il corpo umano

Biologia cellulare: mappe cellulari per il corpo umano.

Le mappe cellulari di riferimento per l’intestino umano, il rene e l’interfaccia madre-feto (dove placenta e cellule materne coesistono) vengono presentate in tre articoli pubblicati su Nature questa settimana. Questi studi fanno parte di un ampio pacchetto di articoli del Human BioMolecular Atlas Program (HuBMAP) pubblicati su diverse riviste del Nature Portfolio. Il lavoro rivela nuove informazioni su come i tipi di cellule sono disposti e interagiscono nei diversi tessuti e organi umani, fornendo una risorsa per lo studio della biologia umana e delle malattie.

Nell’uomo, l’organizzazione e le interazioni tra le cellule determinano il funzionamento degli organi e dei tessuti. L’iniziativa HuBMAP mira a mappare come le cellule sono disposte in tutto il corpo umano per aiutare gli scienziati nello studio del funzionamento delle cellule e di come le relazioni tra le cellule possano influenzare la salute di un individuo. A tal fine, il consorzio HuBMAP ha sviluppato strumenti che facilitano l’assemblaggio di mappe spaziali dei componenti molecolari cellulari, inclusi RNA, proteine e metaboliti, all’interno di tessuti e organi a livello di singola cellula. Tali strumenti sono stati utilizzati per generare atlanti cellulari di riferimento per l’intestino umano, il rene e i tessuti collegati alla placenta.

Michael Snyder e colleghi hanno studiato l’intestino umano, un organo complesso con molte strutture e funzioni diverse (dalla digestione al supporto del sistema immunitario). Sono state analizzate otto sezioni di intestino provenienti da nove individui, rivelando notevoli variazioni nella composizione cellulare tra le diverse regioni. Gli autori hanno identificato nuovi sottotipi di cellule epiteliali e scoperto che tipi di cellule distinti formano “quartieri”, alcuni dei quali sono specificamente predisposti per mediare le risposte immunitarie. Queste scoperte rivelano la complessa e variegata composizione cellulare che contribuisce al funzionamento di questo organo.

Sanjay Jain e colleghi hanno esaminato le cellule di 45 reni umani sani e 48 reni malati. Il danno a questi organi può innescare cambiamenti nelle cellule renali che alla fine influiscono sulla funzione renale. Gli autori hanno prodotto un atlante cellulare e spaziale dei 51 principali tipi di cellule presenti in diverse regioni del rene. Hanno anche identificato stati cellulari e quartieri di cellule immunitarie, stromali ed epiteliali renali che sono alterati da lesioni acute o croniche, inclusi stati legati al successo o alla mancanza di successo delle vie di riparazione.

Michael Angelo e colleghi hanno costruito una mappa della placenta umana durante la prima metà della gravidanza. Hanno analizzato circa 500.000 cellule e 588 arterie provenienti da 66 campioni dell’interfaccia madre-feto umana (dove le cellule materne e placentari collaborano per sostenere il feto). In particolare, hanno esaminato l’interfaccia tra la placenta e l’utero, dove le arterie materne vengono ristrutturate per fornire sangue al feto. Le mappe coprono diverse fasi dello sviluppo (6-20 settimane di gestazione) e identificano le interazioni tra cellule placentari e cellule immunitarie. Questa scoperta getta luce su come le cellule immunitarie materne supportino la coesistenza delle distinte cellule materne e fetali.

“Le tre mappe atlantiche HuBMAP […] hanno il potenziale per far progredire la nostra comprensione delle malattie, definendo la posizione spaziale dei diversi stati cellulari correlati alle malattie”, scrivono Roser Vento-Tormo e Roser Vilarrasa-Blasi in un articolo di News & Views allegato. Si prevede la generazione di ulteriori atlanti in altri tessuti, ma si sottolinea che sono necessari ancora più test su più campioni per “stabilire associazioni robuste tra l’organizzazione cellulare e la funzione nella salute e nelle malattie”.

Articolo Nature: Organization of the human intestine at single-cell resolution. Organizzazione dell’intestino umano a risoluzione unicellulare. DOI 10.1038/s41586-023-05915-x .