Bugün prestijli Nature dergisinde yayınlanan çığır açıcı bir çalışma, insan kalbinin bugüne kadarki en karmaşık ve kapsamlı haritasını ortaya çıkardı. Wellcome Sanger Enstitüsü ve Imperial College London'daki Ulusal Kalp ve Akciğer Enstitüsü öncülüğünde uluslararası bir araştırma ekibi, kalp atışının kaynaklandığı kalp iletim sisteminin özelleşmiş dokusuna ışık tutan İnsan Kalp Hücresi Atlası'nı oluşturdu.
İnsan vücudundaki her hücrenin haritalanması
Bu çalışma, insan vücudundaki her hücre tipinin haritasını çıkarmayı amaçlayan küresel bir çaba olan iddialı İnsan Hücre Atlası (HCA) girişiminin bir parçasıydı. HCA, kapsamlı bir insan hücreleri kataloğu sağlayarak sağlık ve hastalık anlayışımızda devrim yaratmayı amaçlıyor. İnsan Kalp Hücresi Atlası bu girişimde önemli bir kilometre taşıdır ve tam entegre bir HCA İnsan Kalp Hücresi Atlası için temel oluşturacak.
Kalbin sırlarını açığa çıkarmak
Araştırmacılar, insan kalbinin sekiz farklı bölgesinin haritasını çıkararak, kalp iletim sistemi de dahil olmak üzere 75 farklı hücre durumunu ortaya çıkardı. Bu hücreler kalp atışını başlatmak ve koordine etmekten sorumludur ve daha önce insanlarda hiç bu kadar ayrıntılı bir düzeyde anlaşılmamıştır. Kalp iletim sistemi kalbin "kablolaması" olarak görev yapar ve elektriksel uyarıları kalbin üstünden altına ileterek senkronize bir kalp atışı sağlar.
Devrim niteliğinde bir teknik: Mekânsal transkriptomik
Bu benzeri görülmemiş anlayış düzeyine ulaşmak için araştırmacılar, uzaysal transkriptomik adı verilen son teknoloji bir teknik kullandılar. Bu teknik, bir doku içindeki hücre konumlarının moleküler bir "haritasını" çıkararak araştırmacıların bu hücrelerin birbirleriyle nasıl iletişim kurduklarını ilk kez gözlemlemelerini sağlıyor. Bu haritanın sunduğu moleküler rehber, sağlıklı hücrelerin özelliklerini sergileyerek, özellikle kalp ritmini etkileyenler olmak üzere çeşitli hastalıklarda neyin yanlış gittiğini anlamak için hayati bir referans noktası olarak hizmet ediyor.
Kardiyovasküler hastalıklar için çığır açacak bir buluş
İnsan Kalp Hücresi Atlası'nın bir araya getirilmesi, şu anda dünya çapında önde gelen ölüm nedeni olan kardiyovasküler hastalıkların küresel yükünün ele alınmasında ileriye doğru atılmış çok önemli bir adım oldu. Sadece Birleşik Krallık'ta, bu hastalıkları tedavi etmek için her yıl yaklaşık 20.000 elektronik kalp pili implante ediliyor. Ancak bu kalp pilleri etkisiz olabilmekte, komplikasyonlara ve yan etkilere eğilimli olabiliyor. İletim sisteminin hücresel biyolojisinin ve kas hücrelerinden farklarının kapsamlı bir şekilde anlaşılması, kalp sağlığının iyileştirilmesinin ve aritmiler için hedefe yönelik tedavilerin geliştirilmesinin önünü açacak.
Drug2cell ile tanışın: İlaç repurposingi için hesaplamalı bir araç
Araştırma ekibi, İnsan Kalp Hücresi Atlası'na ek olarak Drug2cell adlı yenilikçi bir hesaplama aracını da tanıttı. Bu araç, ilaçların kalp hızı üzerindeki etkileri hakkında değerli bilgiler sunuyor ve hem ilaç hedeflerini hem de yan etkileri tahmin edebiliyor. Drug2cell, tek hücre profillerinden ve EMBL-EBI ChEMBL veri tabanındaki 19 milyon ilaç-hedef etkileşiminden oluşan kapsamlı veri tabanından yararlanarak, kalp rahatsızlıklarını tedavi etmek için mevcut ilaçların yeniden tasarlanmasına yönelik olanaklar sunuyor.
Kalp pili hücrelerinin gizemi çözülüyor
Drug2cell aracı, şaşırtıcı bir keşifle, kalp pili hücrelerinin diyabet tedavisinde ve kilo vermeye yardımcı olmak için kullanılan GLP1 ilaçları gibi bazı ilaçların hedefini ifade ettiğini belirledi. Bu ilaçların kalp atış hızını artırdığı biliniyor, ancak bu etkinin arkasındaki mekanizma daha önce belirsizdi. Çalışma, bu ilaçların kalp pili hücrelerini doğrudan etkileyebileceğini ve GLP1 ilaçları alan hastalarda gözlenen kalp atış hızı artışına ışık tutabileceğini öne sürüyor. Ekip, kalp pili hücrelerinin deneysel bir kök hücre modelini kullanarak bu bulguyu daha da doğruladı.
Yeni bağlantılar ve temel bulgular
Çalışma ayrıca iletim sistemi hücreleri ile geleneksel olarak beyinde bulunan glial hücreler arasında beklenmedik bir ilişki olduğunu ortaya koydu. Glial hücrelerin iletim sistemi hücreleriyle fiziksel temas halinde olduğu tespit edildi; bu da onların kalp pili hücrelerini destekleme, iletişimi kolaylaştırma ve bir nörotransmitter olan glutamat salınımındaki rollerini ortaya koyuyor. Araştırmacılar ayrıca, kalbin dış yüzeyinde, komşu akciğerlerden enfeksiyonu önlemek için antikor salgılayan plazma hücreleri içeren bir bağışıklık yapısı tespit etti. Bu bulgu, kalp yetmezliğinin erken bir uyarı işareti olarak hizmet edebilir.
İlaç değerlendirmesinin ve hasta sonuçlarının iyileştirilmesi
Çalışmanın başyazarlarından Dr. Michela Noseda, Drug2cell platformunun yeni tedavilerin ve bunların kalbin elektriksel uyarıları üzerindeki potansiyel etkilerinin değerlendirilmesindeki önemini vurguladı. Bu platform, spesifik ilaç hedeflerinin belirlenmesini ve ilaç geliştirme sürecinin erken aşamalarında potansiyel yan etkilerin öngörülmesini sağlayarak kalp tedavilerinde devrim yaratabilir ve hasta sonuçlarını iyileştirebilir.
Bilimsel ilerleme için küresel işbirliği
İnsan Kalp Hücresi Atlası çalışması, bilimsel ilerlemede uluslararası işbirliğinin gücünü örnekledi. Daha geniş kapsamlı İnsan Hücre Atlası girişiminin bir parçası olan bu araştırma, küresel bilim camiasına değerli bilgiler sunuyor. Sınırları aşan araştırmacıların ortak çabaları, dünya çapındaki hastalar için daha iyi sonuçlar vaat ediyor.
Geleceğe bir bakış
Çalışmanın kıdemli yazarlarından ve İnsan Hücre Atlası Organizasyon Komitesi eş başkanı Dr. Sarah Teichmann, Kalp Hücre Atlası'nın kalp hastalıklarının anlaşılması ve potansiyel terapötiklerin tasarlanmasındaki öneminin altını çizdi. Bu ayrıntılı atlas, karmaşık kardiyak iletim sistemi de dahil olmak üzere kardiyak mikroanatomiyi incelemek için paha biçilmez bir kaynak sağlıyor. Ayrıca, çalışma boyunca geliştirilen hesaplama yöntemleri paketi, kalple ilgili koşulların kapsamının ötesine geçerek, çeşitli dokulardaki hastalıkları tedavi etmek için mevcut ilaçların yeniden tasarlanmasına yönelik olanaklar sunuyor.
Bilimsel gelişmeler insan vücudunun gizemlerini çözmeye devam ederken, İnsan Hücre Atlası girişimi sağlık ve hastalık araştırmalarında yeni sınırlara öncülük ederek ön planda kalmaya devam ediyor. İnsan Kalp Hücresi Atlası, kalp rahatsızlıklarını anlama, önleme ve tedavi etme arayışımızda ileriye doğru atılmış kayda değer bir adımdır ve nihayetinde dünya çapında milyonlarca birey için umut olabilir.
