In einem Durchbruch, der zu wissenschaftlichen Fortschritten bei der Behandlung menschlicher Krankheiten führen könnte, veröffentlichten Forscher von BGI-Research heute zusammen mit wissenschaftlichen Forschungsteams aus China, Deutschland, Italien, Singapur, Spanien, Schweden und dem Vereinigten Königreich das weltweit erste nicht- Ganzkörperzell-Transkriptom-Atlas von menschlichen Primaten in der wissenschaftlichen Zeitschrift Natur.
Unter Verwendung der unabhängig entwickelten DNBelab C4-Einzelzellbibliotheksplattform von BGI vervollständigten die Forscher des BGI, der Jilin University, der Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health (Chinese Academy of Sciences) und 32 anderer internationaler Institutionen das Einzelzell-Transkriptom von 45 Geweben und Organe von Langschwanzmakaken (Cynomolgus), wobei insgesamt 1,14 Millionen Einzelzelldaten gewonnen und 113 Hauptzelltypen identifiziert wurden. Die Studie erhielt vor ihrer Durchführung eine ethische Genehmigung.
Diese Studie und andere groß angelegte Primatenforschung auf Einzelzellebene sind nur durch Entwicklungen in der fortschrittlichen Sequenzierungstechnologie möglich, einem Bereich, in dem BGI führend ist. Die proprietäre Technologie von BGI ermöglicht umfangreiche und mehrdimensionale Einzelzellanalysen mit hoher Empfindlichkeit und Genauigkeit zu geringen Kosten.
„Die Einzelzellforschung verändert unser Verständnis von Gewebe- und Organfunktionen auf zellulärer Ebene, was Aufschluss darüber gibt, wie Krankheiten entstehen und wie sie behandelt werden können“, sagte Dr. Liu Longqi von BGI-Research, einer der korrespondierenden Autoren der Veröffentlichung . „Eine Ganzkörper-Organ-Einzelzellkarte des erwachsenen Makaken wird die Fähigkeit, potenzielle Behandlungen für menschliche Krankheiten mit größerer Präzision zu entwickeln, erheblich verbessern.“
Durch die Kartierung des Makaken-Transkriptoms auf Einzelzellebene verfügen Wissenschaftler nun über eine Datenbank oder Einzelzellbibliothek, die verwendet werden kann
„Durch das Verständnis von Zelltypen und ihren Eigenschaften werden Wissenschaftler in der Lage sein, die Auswirkungen von Krankheitsbehandlungen auf spezifische Zellstrukturen vorherzusagen und so gezieltere Ansätze für Einzelgen- oder komplexe genetische Krankheiten zu entwickeln“, sagte Co-Korrespondenzautor Dr. Xu Xun, Direktor der BGI-Forschung.
Die Einzelzellkartierung ermöglichte es dem Team, die Zelltypen zu identifizieren, die zu Erkrankungen des Menschen beitragen oder Individuen anfälliger für die Krankheit machen können. Beispielsweise ist bei COVID-19 die größte Manifestation eine Lungenentzündung, da SARS-CoV-2 eine kleine Gruppe von Zellen in der Lunge infiziert. Die Einzelzellkartierung von Makaken identifizierte jedoch auch bestimmte Zellen in anderen Geweben, die infiziert werden können. Dies kann Ärzten helfen zu verstehen, wo sie nach Anzeichen von COVID-19 suchen müssen.
Die Einzelzellkartierung kann auch dabei helfen, zu identifizieren, welche Zellen Kalorien aus Fett verstoffwechseln, was es Forschern ermöglicht, die zugrunde liegenden Faktoren der Fettleibigkeit zu verstehen. Ebenso könnte dieser Prozess helfen zu identifizieren, welche Zellen neuronale Schaltkreise im Gehirn regulieren, was zu potenziellen Behandlungen für neurologische Erkrankungen führen könnte.
„Diese Studie füllt die Lücke der Einzelzellkarte nichtmenschlicher Primaten und ist eine reichhaltige Datenquelle, die als sehr wichtige Referenz für die zukünftige Artenentwicklung, Hirnforschung, Arzneimittelbewertung und -screening sowie präklinische Forschungsstudien dienen wird.“ sagte ein weiterer Co-korrespondierender Autor, Dr. Miguel A. Esteban von der Jilin University und den Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health (Chinese Academy of Sciences).
Longqi Liu, Transkriptomischer Zellatlas des nichtmenschlichen Primaten Macaca fascicularis, Natur (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04587-3. www.nature.com/articles/s41586-022-04587-3
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