身体映射的100万亿个细胞
大约有100万亿个细胞组成的人体。新megascience努力将目录和图像的每个200或更多从80种已知类型的细胞器官和识别活跃在这些细胞的基因。
这个新工作是紧跟着吞没了生物学的人类基因组计划在1990年代和2000年代早期。现在科学家们已经想出一个新的和令人兴奋的挑战:创建一个整个人体细胞的地图,一个项目叫做人类生物分子图谱计划或HuBMAP。佛罗里达大学的是五个参与组织映射中心之一。在佛罗里达大学中心我们负责映射胸腺、淋巴结和脾脏免疫系统的关键部件。
我一直在研究1型糖尿病青少年糖尿病,将近35年,我和我的其他的同事佛罗里达大学糖尿病研究所一直试图找到一种方法来预防和治疗疾病。这是一个挑战,直到最近,因为我们不知道是什么导致1型糖尿病。
我们作为组织映射中心的目标是识别的独特类型的细胞,蛋白质产生,哪些基因,并构建一个虚拟的每个器官的三维模型。这张地图会通知许多疾病的研究,包括1型糖尿病。
理解1型糖尿病的原因为什么重要?
我们知道,1型糖尿病是一个所谓的“自身免疫性疾病。”In Type 1 diabetes,免疫细胞被称为“T淋巴细胞”被认为破坏胰腺β细胞负责生产胰岛素,调节我们的血液中糖水平。
就在十年前,因无法预防和治疗疾病,我开始一项收集人类胰腺器官捐赠者与1型糖尿病以及那些没有疾病。后者收集提供一个“正常”的理解健康的胰腺。到目前为止,我们已经收集了超过500人的胰腺。我们有这些组织分布在全球21个国家230项目。这项努力的结果导致新的发现,重写我们理解这种疾病的发展。
病人诊断为1型糖尿病,一些25000年仅在美国,每年面临终身依赖每日注射胰岛素以生存和发展的风险很高长期的并发症包括失明、肾病、麻木的脚,截肢和心血管疾病。今天,据估计,近125万人这种障碍在美国生活。
一样扰乱这些并发症与疾病,为个人也许更令人生畏的许多日常生活方式的因素,必须控制或抑制疾病占:监测碳水化合物,估计运动,评估血糖、胰岛素和管理,以避免高和低的血糖水平。这些代表了几个相关的日常疾病的挑战。
由于这些原因,我们集体的目标佛罗里达大学糖尿病研究所的研究工作一直是了解是什么原因导致这种疾病。知道将使我们能够预测谁是面临风险,识别方法来防止疾病的进展,并开发一个治疗疗法。
为什么学习这些器官?
1型糖尿病是一个超过80种已知的自身免疫性疾病,原因未知,免疫系统对自身。除了自身免疫,免疫反应也是一个关键组成部分的健康方面的对抗癌症和传染病。从我们的经验研究胰腺和1型糖尿病,我们看到巨大的进步在理解免疫的作用通过映射这些设置。它将允许深潜水的免疫系统是如何工作的。
只在一个健康的个体,T细胞变得活跃时应对感染或癌细胞。但在那些倾向于自身免疫性疾病,某些T细胞可以成为错误的激活“自我”蛋白质,导致他们摧毁健康的组织。
在其它情况下——比如癌症和传染病,免疫系统不能提供一个健壮的足够的反应是有效的。或免疫系统细胞增殖失控,导致血液和淋巴癌症如淋巴瘤和白血病。这就是为什么胸腺、脾脏和淋巴结组织感兴趣的那些研究人类免疫系统的健康。研究人员需要理解所有这些器官的健康基线,这样我们可以识别当事情开始故障和变化,导致自身免疫性疾病,癌症和传染病。表达了另一种方式,我们首先需要了解什么是正常的淋巴系统在整个人类的寿命。
定义正常为什么重要?
您可能想知道我们到底在哪里得到这些正常的细胞。正如我们所做的在过去的11年里,我们将从已故获得transplant-grade人体组织器官捐赠者器官组织之后,一个家庭成员或法律执行者提供知情同意。在悲伤的时候,这些珍贵的解剖礼物,在脾脏,胸腺、淋巴结,并不是用于拯救生命的移植程序,为科学研究和发现提供一个独特的资源。
只有组织被认为是“正常”——不受已知或可观测的病态影响将被包括在这些初步研究。我们将从捐赠者收集组织从婴儿到70岁的成年人。我们希望这将提供洞察时代如何改变所有的细胞的类型和健康在每个器官。
佛罗里达大学糖尿病研究所的一个多学科小组包括细胞和分子生物学家,hematopathologists淋巴样本,研究临床生物医学工程师,免疫学家和许多其他人将为HuBMAP合作项目。事实上,佛罗里达大学组织映射中心将与全球专家网络的广泛合作前沿显微镜和数据收集。
我们正在建立一个成像管道检测许多蛋白质和RNA分子,神经,血管,支持组织称为基质和免疫细胞从组织切片,用八种不同形式的显微镜。
HuBMAP的前两年内,我们计划地图脾脏、胸腺、淋巴结11器官捐献者。
我们预计结果数据将揭示新的细胞类型、分子和细胞结构、信息交互和他们在人体解剖学和生理学功能的影响。因此,高分辨率三维人体生物分子图谱计划预计将促进发现。
当我达到50年代末在生活中,同事,朋友和家庭成员的影响疾病每年增加。我最近也成了祖父。我想认为我们建议做什么会对人体健康产生巨大的影响对当前和未来的世代。这将是一个遗留的礼物。
