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Multiómica de nichos cardíacos humanos con resolución espacial

Kazumasa Kanemaru ¹, James Cranley ¹, Daniele Muraro ¹

¹Wellcome Sanger Institute, Wellcome Genome Campus, Hinxton, Cambridge, UK.
²National Heart and Lung Institute, Imperial College London, London, UK.
³Cardiac Morphology Unit, Royal Brompton Hospital and Imperial College London, London, UK.
⁴Max Delbrück Center for Molecular Medicine in the Helmholtz Association (MDC), Berlin, Germany.
⁵Royal Brompton Hospital, London, UK.
⁶Molecular Immunity Unit, Department of Medicine, University of Cambridge, MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK.
⁷Würzburg Institute for Systems Immunology, Max Planck Research Group, Julius-Maximilian-Universität, Würzburg, Germany.
⁸Department of Surgery, University of Cambridge, and Cambridge Biorepository for Translational Medicine, NIHR Cambridge Biomedical Centre, Cambridge, UK.
⁹Translational and Clinical Research Institute, Newcastle University, Newcastle upon Tyne, UK.
¹⁰Charité-Universitätsmedizin, Berlin, Germany.
¹¹German Centre for Cardiovascular Research (DZHK), Partner Site Berlin, Berlin, Germany.
¹²National Heart and Lung Institute, Imperial College London, London, UK. m.noseda@imperial.ac.uk.
¹³Wellcome Sanger Institute, Wellcome Genome Campus, Hinxton, Cambridge, UK. st9@sanger.ac.uk.
¹⁴Department of Physics, Cavendish Laboratory, University of Cambridge, Cambridge, UK. st9@sanger.ac.uk.

⁰Wellcome Sanger Institute, Wellcome Genome Campus, Hinxton, Cambridge, UK.

Nature +

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12 de julio de 2023

Ver abstracta en PubMed

Resumen

Este estudio mapea las células del corazón humano a sus nichos utilizando transcriptómica de una sola célula y espacial. Revela nuevas propiedades celulares del sistema de conducción cardíaca e identifica posibles objetivos farmacológicos para trastornos del ritmo cardíaco.

Área De La Ciencia

Biología cardiovascular
Medicina celular y molecular
Biología de sistemas

Sus Antecedentes

La función celular está determinada por las propiedades intrínsecas y el microambiente (nicho).
Comprender los nichos celulares cardíacos es crucial para descifrar la función y la enfermedad cardíaca.

Objetivo Del Estudio

Descubrir y caracterizar nichos celulares dentro del corazón humano.
Para perfilar el sistema de conducción cardíaca humana e identificar a los actores moleculares clave.
Desarrollar herramientas computacionales para predecir objetivos de drogas y comprender los mecanismos de drogas.

Principales Métodos

Integración de datos de una sola célula y de transcriptómica espacial.
Mapeo de células a ubicaciones microanatómicas con anotaciones basadas en el conocimiento y sin supervisión.
Utilizando CellPhoneDB.org para el análisis de la interacción célula-célula y el desarrollo de la herramienta drug2cell.

Principales Resultados

Mapa detallado de nichos celulares en ocho regiones del corazón humano.
Caracterización del sistema de conducción cardíaca, destacando los canales iónicos, los receptores acoplados a proteínas G (GPCR) y el papel de FOXP2 en los marcapasos.
Identificación de la compartimentación dentro del nodo sinoatrial, incluidas las interacciones de los fibroblastos y las células gliales que apoyan la señalización glutamatérgica.
Descubrimiento de nichos de células inmunes (células plasmáticas IgG +, IgA +) en el epicardio.
Introducción de drug2cell para predecir los objetivos de los fármacos y las perspectivas mecanicistas sobre los efectos cronotrópicos de los medicamentos.

Conclusiones

Proporciona nuevos conocimientos sobre la electroanatomía cardíaca y la inmunología.
Demuestra compartimentación e interacciones específicas de célula a célula dentro del corazón humano.
Ofrece un marco computacional (drug2cell) para el descubrimiento de medicamentos y la medicina personalizada en enfermedades cardiovasculares.