Nuove scoperte su interazione e organizzazione cellulare nel cuore umano, aiutano a comprendere e curare le malattie cardiache.
Grazie a tecnologie all’avanguardia, un gruppo di ricercatori guidato da Elie Farah, Quan Zhu e Neil Chi ha creato un atlante cellulare spaziale dettagliato del cuore umano in fase di sviluppo, pubblicato sulla rivista Nature. Questo lavoro svela come diversi tipi di cellule cardiache interagiscono e si organizzano in strutture complesse, essenziali per la funzionalità del cuore.
Il cuore è l’organo che si sviluppa per primo nei mammiferi e la sua corretta organizzazione strutturale è cruciale per una funzionalità adeguata. Anomalie in queste strutture possono portare a malattie cardiache congenite e a problemi cardiaci nell’adulto. Grazie allo sviluppo delle tecnologie a singola cellula negli ultimi anni, i scienziati hanno potuto definire in modo più preciso i tipi cellulari presenti nel cuore umano adulto e i loro precursori.
Mappatura tridimensionale del cuore
Combinando l’analisi a singola cellula con dati di espressione genica spaziale, i ricercatori sono stati in grado di assemblare una mappa spaziale del cuore umano in via di sviluppo con una risoluzione a livello di singola cellula. Questo ha permesso di scoprire la distribuzione regionale di una vasta gamma di sottopopolazioni cellulari cardiache e di comprendere come queste cellule interagiscano durante lo sviluppo del cuore. L’analisi ha identificato 75 sottopopolazioni cellulari, ciascuna con caratteristiche che corrispondevano alla loro posizione anatomica e al loro stadio di sviluppo, incluse nuove sottotipi cellulari nelle valvole cardiache.
Comunità cellulari nel cuore
Una metodologia di imaging spaziale chiamata MERFISH ha consentito l’identificazione spaziale preliminare di singole cellule attraverso l’imaging simultaneo di centinaia o migliaia di geni specifici in una singola cellula. Questo, abbinato alla trascrittomica a singola cellula, ha permesso ai ricercatori di mappare interi trascrittomi su una mappa spaziale preliminare, fornendo una risoluzione e una profondità di comprensione senza precedenti delle singole cellule e della loro localizzazione. Sono state scoperte interazioni tra specifiche combinazioni di popolazioni cellulari, illuminando i modelli di segnalazione che guidano lo sviluppo di diverse strutture cardiache. Ad esempio, sono state osservate interazioni tra cellule muscolari cardiache ventricolari, fibroblasti (parte del tessuto connettivo) e cellule endoteliali (che rivestono i vasi sanguigni), che potrebbero avere un ruolo nella formazione della parete ventricolare.
Le informazioni dettagliate ottenute in questo studio potrebbero migliorare la nostra comprensione dei meccanismi alla base delle malattie cardiache congenite e adulte e potrebbero anche guidare nuove strategie per la riparazione del cuore, concludono gli autori.
Video e immagine: credits Nature, Jessyka Diaz.
