심장의 상세한 지도는 심장 건강과 질병에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.

오늘(7월 12일) 발표된 새로운 연구에서 자연연구원들은 심장 박동이 발생하는 심장 전도 시스템의 특수 조직을 포함하여 지금까지 가장 상세하고 포괄적인 인간 심장 세포 지도를 제작했습니다.

다중 센터 팀은 Wellcome Sanger Institute와 Imperial College London의 National Heart and Lung Institute가 이끌고 있으며 Drug2cell이라는 새로운 약물 용도 변경 계산 도구를 발표했습니다. 이 도구는 약물이 심박수에 미치는 영향에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. .

이 연구는 건강과 질병에 대한 우리의 이해를 변화시키기 위해 인체의 모든 세포 유형을 매핑하고 완전히 통합된 HCA Human Heart Cell Atlas의 기반을 형성하는 국제 Human Cell Atlas*(HCA) 이니셔티브의 일부입니다. .

인간 심장의 8개 영역을 도표화한 이 작업은 심장 전도 시스템(심장 박동을 담당하는 세포 그룹)의 세포를 포함하여 75개의 서로 다른 세포 상태를 설명합니다. 심장의 ‘배선’인 인간의 심장 전도 시스템은 심장의 위에서 아래로 전기 자극을 보내고 심장 박동을 조정합니다.

연구자들은 세포가 조직 내 어디에 있는지에 대한 “지도”를 제공하는 공간 전사체학을 사용하여 이러한 세포가 처음으로 서로 어떻게 통신하는지 이해할 수 있었습니다. 이 지도는 분자 가이드북 역할을 하며 건강한 세포가 어떻게 생겼는지 보여주고 질병에서 무엇이 잘못되었는지 이해하는 데 중요한 참고 자료를 제공합니다. 이 발견은 심장 리듬에 영향을 미치는 것과 같은 질병을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.

인간 심장 세포 아틀라스의 조립은 심혈관 질환이 전 세계적으로 주요 사망 원인이라는 점을 고려할 때 핵심입니다. 이러한 장애를 위해 영국에서는 매년 약 20,000개의 전자 심박 조율기가 이식됩니다(2). 이들은 효과가 없을 수 있으며 합병증과 부작용이 발생하기 쉽습니다(3). 전도 시스템 세포의 생물학적 특성과 이들이 근육 세포와 어떻게 다른지 이해하면 심장 건강을 증진하고 부정맥에 대한 표적 치료법을 개발할 수 있습니다.

팀은 또한 Drug2cell이라는 새로운 계산 도구를 제시합니다. 이 도구는 약물 표적과 약물 부작용을 예측할 수 있습니다. EMBL-EBI ChEMBL 데이터베이스에서 단일 세포 프로파일과 1,900만 개의 약물 표적 상호 작용을 활용합니다.

예상외로 이 도구는 심박 조율기 세포가 GLP1 약물과 같은 특정 약물의 표적을 발현한다는 것을 확인했습니다. GLP1 약물은 당뇨병과 체중 감소에 사용되며 부작용으로 심박수를 증가시키는 것으로 알려져 있지만 그 메커니즘은 불분명했습니다. 이 연구는 심박수 증가가 부분적으로는 이러한 약물이 박동조율기 세포에 직접적으로 작용하기 때문일 수 있음을 시사하며, 연구팀은 박동조율기 세포의 실험적 줄기세포 모델에서도 이 발견을 보여주었습니다.

웰컴 생어 연구소(Wellcome Sanger Institute)의 심장 리듬 장애 전문 심장학자이자 박사 과정 학생인 공동 제1저자 제임스 크랜리(James Cranley) 박사는 “심장 전도 시스템은 심장의 규칙적이고 조화로운 박동에 중요하지만 심장을 구성하는 세포는 이 연구는 이러한 세포의 프로파일과 그들이 거주하는 다세포 틈새를 정의함으로써 새로운 빛을 발산합니다. 이러한 더 깊은 이해는 미래에 더 나은 표적 항부정맥 요법의 문을 열어줍니다.”

Wellcome Sanger Institute의 유전자 발현 유전체학 팀의 공동 제1저자이자 박사후 연구원인 Kazumasa Kanemaru 박사는 “심박 조율기 세포 유전자를 활성화하고 억제하는 메커니즘은 특히 인간에서 명확하지 않습니다. 이는 세포 치료를 개선하는 데 중요합니다. 심박 조율기 세포의 생산을 촉진하거나 세포의 과도한 자발적 발화를 방지합니다. 개별 유전 수준에서 이러한 세포를 이해함으로써 잠재적으로 심장 치료를 개선할 수 있는 새로운 방법을 개발할 수 있습니다.”

이 연구는 전도 시스템 세포와 아교 세포 사이의 밀접한 관계라는 예상치 못한 발견을 발견했습니다. 아교 세포는 신경계의 일부이며 전통적으로 뇌에서 발견됩니다. 그들은 마음 속에서 거의 탐구되지 않았습니다. 이 연구는 신경아교세포가 전도 시스템 세포와 물리적으로 접촉하고 중요한 지원 역할을 할 수 있음을 시사합니다. 심박 조율기 세포와 통신하고, 신경 종말을 안내하고, 신경 전달 물질인 글루타메이트의 방출을 지원합니다.

이 연구의 또 다른 주요 발견은 심장 외부 표면의 면역 구조입니다. 여기에는 인근 폐의 감염을 방지하기 위해 심장 주변 공간으로 항체를 방출하는 형질 세포가 포함되어 있습니다. 연구자들은 또한 심부전의 조기 경고 신호로 해석될 수 있는 호르몬(4)이 풍부한 세포 틈새를 확인했습니다.

Human Cell Atlas Heart BioNetwork의 코디네이터이자 수석 저자인 Imperial College London 국립 심장 및 폐 연구소의 심장 분자 병리학 선임 강사인 Michela Noseda 박사는 다음과 같이 말했습니다. 치료가 심장과 그 전기 자극에 영향을 미칠 것입니다 — 이것은 약물이 철회되거나 시장에 출시되지 않는다는 것을 의미할 수 있습니다. 우리 팀은 새로운 치료법을 평가하고 심장에 미치는 영향을 개선하기 위해 Drug2cell 플랫폼을 개발했습니다. 잠재적으로 다른 조직도 마찬가지입니다. 이것은 특정 세포를 표적으로 하는 신약을 식별하고 약물 개발 초기에 잠재적인 부작용을 예측하는 데 도움이 되는 귀중한 도구를 제공할 수 있습니다.”

독일 심장혈관 연구 센터(DZHK)와 연구 자금을 일부 지원한 영국 심장 재단(British Heart Foundation)의 부의장인 Metin Avkiran 교수는 “최첨단 기술을 사용하여 이 연구는 심장의 전기 전도 시스템과 그 조절에 대한 새로운 발견은 심장의 기능을 손상시킬 수 있는 리듬 장애를 예방하고 치료하는 새로운 접근 방식을 열 것입니다. 생명을 위협하게 됩니다.”

“국제 협력은 과학 발전의 핵심입니다. 이 영향력 있는 연구와 더 광범위한 Human Cell Atlas 이니셔티브의 기타 발견은 국제 연구 커뮤니티가 국경을 넘어 협력할 때 달성할 수 있는 훌륭한 예입니다. 우리의 결합된 노력은 궁극적으로 환자에게 더 나은 결과를 가져올 수 있습니다. 세계적인.”

Wellcome Sanger Institute 연구의 수석 저자이자 Human Cell Atlas 조직위원회의 공동 의장인 Sarah Teichmann 박사는 “이 Heart Cell Atlas는 각 심장 박동을 가능하게 하는 심장 전도 시스템을 포함하여 심장 미세 해부학을 전례 없이 자세히 보여줍니다. , 심장 질환을 연구하고 잠재적인 치료법을 설계하는 데 귀중한 참고 자료입니다. 건강과 질병을 이해하기 위해 신체의 모든 세포 유형을 매핑하는 글로벌 Human Cell Atlas 이니셔티브에 중요한 기여를 하며 완전히 통합된 HCA Human Heart Cell Atlas. 또한 당사의 전산 방법 제품군은 기존 약물을 다른 조직의 질병을 치료하기 위해 용도 변경 가능성을 식별하는 데 도움이 될 것입니다.”

자세한 내용은 다음에서 확인할 수 있습니다. https://www.humancellatlas.org/

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/07/230712124621.htm