Erster Lungen-Zell-Atlas veröffentlicht

Im Rahmen des weltweiten „Human Cell Atlas“ (HCA)-Projektes, das Einzelzellbilder des gesamten Körpers entwickeln soll, wurde durch die Kombination von Daten aus fast 40 Studien der erste integrierte Einzelzellatlas der Lunge erstellt. Beteiligt waren Forscher des Wellcome-Sanger-Instituts, der Northwestern University Feinberg, des Helmholtz-Zentrums in München sowie der University Medical Center Groningen. Der Human Lung Cell Atlas (HLCA), der 49 Datensätze des menschlichen Atmungssystems in einem einzigen Atlas vereint und mehr als 2,4 Millionen Zellen von 486 Personen umfasst, wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Medicine veröffentlicht.

Die Anwendung der Einzelzelltechnologie hat in den vergangenen Jahren vermehrt das Wissen über menschliches Gewebe verändert. Allerdings umfassen die Studien häufig nur eine kleine Anzahl und Vielfalt von Spendern und unterscheiden sich darin, wie die verschiedenen Zelltypen zu definieren sind. „Wir haben eine Benchmarking-Pipeline entwickelt, um die optimale Methode zur Integration aller Datensätze in den Atlas zu finden. Dabei haben wir auf künstliche Intelligenz gesetzt und Wissen und Daten aus nahezu 40 vorhandenen Lungenstudien kombiniert“, so Dr. Malte Lücken, Forschungsgruppenleiter am Institut für Computational Biology sowie am Institut für Lung Health & Immunity bei Helmholtz Munich. Durch die Kombination mehrerer Einzelzelldatensätze können die Beschränkungen der individuellen Forschung überwunden und die Variabilität der Population erfasst werden. Insgesamt bietet der HLCA ein Modell für die Erstellung und Nutzung groß angelegter, datenbankübergreifender Organatlanten.

Obwohl der „Human Lung Cell Atlas“ aus Daten von gesunden Lungen besteht, haben die Forscher auch Datensätze von über zehn verschiedenen Krankheiten der Lunge einbezogen und maschinelles Lernen verwendet, um Krankheitszustände besser zu analysieren. Dadurch konnten bereits gemeinsame Zellzustände zwischen Lungenfibrose, Lungenkrebs und COVID-19 festgestellt werden, was neue Wege zum Verständnis von Lungenerkrankungen eröffnet und zur Identifizierung neuer therapeutische Ziele führt.