Atlante cellulare: una nuova frontiera nella comprensione del corpo umano

Nature: pubblicati i primi dati sulla mappatura delle cellule umane.

Un passo significativo nella comprensione della biologia umana è stato compiuto grazie ai risultati pubblicati dalla Human Cell Atlas (HCA) Initiative, un consorzio internazionale che dal 2016 lavora per creare un atlante biologico di tutte le cellule del corpo umano. Una nuova raccolta di articoli scientifici, pubblicata su diverse riviste del Nature Portfolio, descrive le prime mappe cellulari basate su tecnologie multiomiche e strumenti analitici avanzati, molti dei quali sfruttano l’intelligenza artificiale e il machine learning.

Obiettivo: mappare le cellule del corpo umano

Il corpo umano è composto da circa 37,2 trilioni di cellule, ognuna con funzioni specifiche e complesse. Comprendere questa diversità cellulare è essenziale per il progresso della medicina, ma la sfida è sempre stata quella di analizzare una tale complessità a livello cellulare. La HCA Initiative, che coinvolge oltre 3.600 membri in 102 Paesi, si propone di affrontare questa sfida attraverso una collaborazione globale.

«Il nostro obiettivo è costruire un atlante biologico di ogni tipo cellulare nel corpo umano», spiegano i ricercatori, sottolineando come questo lavoro possa rivoluzionare la comprensione della salute umana e delle malattie.

Nuove scoperte: tre aree principali

La collezione di articoli evidenzia progressi in tre aree principali:

• Tessuti umani dello sviluppo. Sarah Teichmann, Ken To e colleghi hanno generato nuovi dati su ossa craniche, anche, ginocchia e spalle, offrendo una comprensione più dettagliata dello sviluppo scheletrico umano.
• Strumenti analitici avanzati. Tra le innovazioni, un metodo basato sul machine learning permette di cercare cellule simili in base ai loro profili di espressione genica, facilitando analisi più precise e rapide.
• Analisi integrate su organi e sistemi biologici. Amanda Oliver e colleghi hanno realizzato un atlante del tratto gastrointestinale, mappando tessuti dalla bocca al colon e includendo dati su malattie infiammatorie come il morbo di Crohn. Un altro studio, guidato da Barbara Treutlein, presenta un atlante delle cellule cerebrali sviluppate in organoidi, rivelando come queste strutture ricapitolino aspetti dello sviluppo del cervello umano.

Implicazioni per la medicina e la ricerca

Questi risultati costituiscono un’importante tappa nella costruzione del primo atlante cellulare umano, con potenziali applicazioni di vasta portata. Le mappe cellulari permetteranno:

• Comprendere la diversità cellulare e il suo ruolo nella risposta individuale ai trattamenti medici.
• Indagare le basi genetiche delle malattie, migliorando diagnosi e terapie.
• Avvicinarsi alla medicina personalizzata, grazie alla possibilità di analizzare dati cellulari specifici per ogni paziente.

«Questo lavoro offre una prospettiva unica sulla relazione tra la diversità cellulare e la salute umana», commenta Aviv Regev in un’analisi integrativa pubblicata nella collezione.

Sfide future e prospettive

Nonostante i progressi, rimangono importanti sfide: catturare la dinamica delle cellule nel tempo e assicurare che queste conoscenze possano essere applicate a popolazioni diverse. Tuttavia, la collaborazione globale dei ricercatori rappresenta un fattore determinante per il successo dell’iniziativa. «Questa collaborazione ci avvicina a una medicina personalizzata e migliorerà la nostra capacità di trattare le malattie», concludono gli autori.

Con il contributo di tecnologie all’avanguardia e l’impegno di scienziati di tutto il mondo, l’HCA Initiative sta aprendo una nuova era per la biologia umana e la medicina. Un futuro in cui la conoscenza delle cellule sarà al centro di cure più efficaci e personalizzate.

Articoli Nature:

• A multiomic atlas of human embryonic skeletal development. Un atlante multiomico dello sviluppo scheletrico embrionale umano. DOI 10.1038/s41586-024-08189-z.
• An integrated transcriptomic cell atlas of human neural organoids. Un atlante cellulare trascrittomico integrato degli organoidi neurali umani. DOI 10.1038/s41586-024-08172-8.
• Single-cell integration reveals metaplasia in inflammatory gut diseases. L’integrazione a singola cellula rivela metaplasia nelle malattie infiammatorie intestinali. DOI 10.1038/s41586-024-07571-1.
• The Human Cell Atlas from a cell census to a unified foundation model. L’Atlante delle Cellule Umane: da un censimento cellulare a un modello unificato di riferimento. DOI 10.1038/s41586-024-08338-4.