细胞衰老的阿特拉斯的肺

衰老促进肺功能下降和增加对呼吸道疾病的易感性。为了详细了解这些影响,亥姆霍兹慕尼黑中心的研究人员合作伙伴德国肺癌研究中心(DZL),分析了老化过程中肺在单细胞水平使用人工智能方法。他们现在提出这个衰老肺的阿特拉斯自然通讯。

肺是一个高度复杂的器官,许多不同的细胞必须共同努力,使正常呼吸和防止感染。如果一个人类的肺与所有树枝就摊在地上,将占地约70 m²。当一个人认为细胞只有几毫米的四舍五入大小和由大约40不同,高度专业化细胞类型,我们可以开始了解调查过程所涉及的复杂性影响整个肺。然而,技术的进步为科学家在这一领域开辟了新的可能性。

“在当前的研究中,我们分析了年轻和衰老之间的更改肺单细胞水平的临床前模型,”赫伯特·席勒博士解释道。他是一个DZL年轻调查员组长研究所的肺亥姆霍兹慕尼黑中心的生物学和疾病和费边赛思教授一起领导了这项研究,计算生物学研究所的主任。“这是由于新单细胞分析技术成为可能。因此我们能够查明基因个体肺细胞的活动,把相应的基因产物的变化——即蛋白质,”席勒博士解释道。为了有效地整理和解释所有这些数据,团队依赖于人工智能的方法:“纯粹的人类很难分析数据的质量。这就是为什么我们开发算法来帮助我们识别数据的结构和生物规定隐藏在它,”费边泰斯指出。

研究表明,随着年龄的增加,这些基因在细胞不再以同步的方式表现。”而在年轻肺一个特定细胞类型将控制创活动非常精确,基因活性年长的肺细胞,因此他们的身份,不是常数,”赫伯特·席勒解释道。科学家们正在研究假设在老化过程中细胞表观遗传失去控制,导致不同的基因活动。此外,他们证明了肺细胞的某些代谢途径是随着年龄的增长而改变。

但变化也发生在细胞外:“所谓的细胞外基质的结构——换句话说,网络的蛋白质周围的细胞——随着年龄的变化,”席勒解释道。例如,“这可以改变结构蛋白的成分称为胶原蛋白。”The scientists now hope to collaborate with their international peers in order to verify the findings of their current study in the human body. "Lung diseases account for every sixth death worldwide," Herbert Schiller notes. "In order to counter them, we must understand how the lung changes in the course of a lifetime and identify areas where therapeutic intervention may be possible."

当前的研究也是一个开拓项目人类细胞阿特拉斯(HCA)。这是一个的谷歌地图人体,其目的是图所有的细胞和组织在不同的时间建立一个参考数据库的正常的健康状况,这将极大的个性化医疗发展的重要性。费边书中起主导作用,和赫伯特·席勒特别关注肺部问题在HCA财团和也与相应的人类细胞图谱的白皮书。在接下来的阶段,相关数据对人类细胞必须收集和集成项目中为了促进基础和应用研究的进展。

“我们的研究提供了第一个这样的数据集的大小肺细胞,”赫伯特·席勒解释道。数据提供给社区,科学家发明了一种在线web工具,将给他们的同事在这个专业领域自由访问数据:https://theislab.github.io/LungAgingAtlas