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Neuer Atlas kartiert 1,6 Millionen menschliche Darmzellen mit bisher unerreichter Detailgenauigkeit
Zuletzt überprüft: 02.07.2025
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Durch die Kombination räumlicher Daten und Einzelkerndaten von 1,6 Millionen Zellen wurde die bislang umfassendste Karte menschlicher Darmzellen erstellt.
Die Kartierung von Darmzellen könnte mehr Einblicke in die Vorgänge bei Krankheiten wie Darmkrebs und entzündlichen Darmerkrankungen (IBD) liefern. Mithilfe des Atlas haben Forscher des Sanger Institute und ihre Kollegen eine neue Rolle einer bestimmten Darmzelle entdeckt, die bei manchen Menschen an einem Entzündungszyklus beteiligt sein könnte, der Schmerzen und Beschwerden verursacht.
Die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Studie beschreibt, wie das Team mehr als 25 einzelne Datensätze zum menschlichen Magen-Darm-Trakt (GI) kombinierte, um die weltweit größte frei verfügbare Darmdatenquelle zu erstellen. Diese Ressource umfasst Proben sowohl von gesunden Personen als auch von Personen mit verschiedenen Erkrankungen.
Die Bedeutung der Darmzellkarte
Durch ein besseres Verständnis der Struktur des Darms im gesunden und kranken Zustand können Forscher wichtige Veränderungen identifizieren, die mit dem Ausbruch von Krankheiten wie Colitis ulcerosa und Morbus Crohn in Zusammenhang stehen könnten. Darüber hinaus können sie neue Ziele für die Arzneimittelentwicklung entdecken.
Dieser Artikel ist Teil einer Publikationsreihe (Nature Portfolio) im Rahmen des Human Cell Atlas-Projekts, die bedeutende Fortschritte in unserem Verständnis des menschlichen Körpers darstellt. Diese Studien beleuchten wichtige Aspekte der Entwicklungsbiologie, Gesundheit und Krankheit und tragen zur Entwicklung analytischer Instrumente bei, die die Entwicklung eines menschlichen Zellatlas unterstützen.
Der Magen-Darm-Trakt umfasst die für die Verdauung zuständigen Organe vom Mund bis zum After. Er erfüllt wichtige Funktionen wie die Aufnahme von Nährstoffen und den Schutz vor Krankheitserregern. Magen-Darm-Erkrankungen betreffen Millionen von Menschen weltweit. Beispielsweise sind mehr als 7 Millionen Menschen von Colitis ulcerosa und Morbus Crohn betroffen. Diese Erkrankungen sind durch Symptome wie Bauchschmerzen, Durchfall, Rektalblutungen, Müdigkeit und Gelenkprobleme gekennzeichnet.
Darmkrebs, auch kolorektales Karzinom genannt, ist die vierthäufigste Krebsart in Großbritannien. Jedes Jahr werden dort fast 43.000 Menschen diagnostiziert. Weltweit gibt es rund zwei Millionen Fälle.
Erstellen einer harmonisierten Ressource
Aufgrund der Bedeutung dieser Erkrankungen wurden zahlreiche Einzelkernstudien zur Struktur von Magen-Darm-Zellen durchgeführt. Fragmentierte Daten und Methoden erschwerten jedoch externen Forschern die Nutzung dieser Ressourcen.
Um dieses Problem zu lösen, entwickelten die Forscher ein Tool zur Datenharmonisierung, das eine standardisierte Ressource an Darmzellen schafft, die Wissenschaftlern weltweit zur Verfügung steht. Das Tool kann für weitere Forschungen auch auf andere Organe angewendet werden.
Der resultierende Atlas kombiniert 25 Datensätze und umfasst 1,6 Millionen Zellen mit Einzelkern- und räumlichen Daten. Er liefert Informationen zu Zelltypen, deren Standorten und Interaktionen mit der Umwelt. Der Atlas enthält Daten von gesunden Personen sowie von Patienten mit Magen- und Darmkrebs, Zöliakie, Colitis ulcerosa und Morbus Crohn.
Entdeckung einer neuen Rolle für Zellen
Das Team entdeckte einen Zelltyp, die sogenannten intestinalen metaplastischen Zellen, die möglicherweise an Entzündungen beteiligt sind. Diese Zellen, die normalerweise an der Reparatur der Magenschleimhaut beteiligt sind, zeigten genetische Ähnlichkeiten mit anderen gastrointestinalen Zellen, die mit Entzündungen in Verbindung stehen. Die Wissenschaftler vermuten, dass die Entzündung bei IBD Veränderungen in diesen Zellen verursacht und so die Entzündung verstärkt.
Anwendung des Atlas
Der Atlas ist kostenlos erhältlich und es wurden neue Prozesse entwickelt, um das Hinzufügen zukünftiger Forschungsdaten zu ermöglichen und so eine dynamische und zugängliche Ressource für Wissenschaftler zu schaffen.
Dr. Amanda Oliver, Erstautorin vom Sanger Institute, sagte:
„Die räumlichen und Einzelkerndaten liefern einzigartige Einblicke in die Interaktion von Darmzellen und helfen, die Funktionsweise des menschlichen Körpers besser zu verstehen. Wir hoffen, dass Forscher diese Ressource weiter ausbauen und neue Erkenntnisse zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit gewinnen werden.“
Dr. Rasa Elmentaite, Co-Autorin der Studie, fügte hinzu:
„Dieser integrierte Atlas enthält eine riesige Datenmenge, die es uns ermöglicht, pathogene Zelltypen zu identifizieren, die Ziele für zukünftige Interventionen sein könnten.“
Professor Sarah Teichmann, Mitbegründerin des Human Cell Atlas, sagte:
„Dieser Atlas zeigt, was durch die offene Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern aus aller Welt erreicht werden kann. Er ist ein wirkungsvolles Instrument zum Verständnis von Krankheiten und zur Entwicklung neuer Behandlungsmethoden.“