Міжнародний консорціум Human Cell Atlas (HCA), створений у 2016 році, представив чернетку першого глобального атласу всіх людських клітин на різних етапах розвитку. Це масштабне дослідження покликане стати фундаментом для розуміння клітинних механізмів у нормі та при захворюваннях.
Human Cell Atlas націлений на картографування 37,2 трильйона клітин людського організму, які зазнають впливу безлічі факторів, таких як вік, стать, етнічне походження та пережиті події. На сьогодні 3600 науковців із 102 країн вже опрацювали дані понад 100 мільйонів клітин, отриманих від понад 10 тисяч людей. Для цього використовуються сучасні методи секвенування, аналізу транскриптомів, епігеномів, протеомів і метаболомів.
Ключовою особливістю HCA є використання алгоритмів машинного навчання для обробки даних. Серед розроблених моделей — popV для класифікації клітин за типом, scTab для аналізу клітин у різних тканинах за даними секвенування РНК та MultiDGD, яка інтегрує мультимодальні дані, такі як експресія генів та доступність хроматину. Ці інструменти дозволяють вченим вивчати клітинну організацію з високою роздільною здатністю.
У вже завершених частинах проєкту створено атласи клітин кишківника, мозкових органел, легень при COVID-19, плаценти та вилочкової залози, а також картографовано внутрішньоутробний розвиток скелета. Крім того, вчені публікують інтерактивні атласи інших систем і органів, таких як імунна система, нейрони моторної кори та серцева нервова система. Значна частина цих даних викладена у відкритий доступ.
Проєкт передбачає п’ять етапів розвитку атласу, від простого «перепису» клітин до створення об’єднаної мультимодальної моделі, яка інтегрує тривимірну карту клітин у тканинах, їхню трансформацію протягом життя, а також взаємозв’язок генотипу і фенотипу. Такий атлас стане своєрідною «Google Maps» для клітинної біології, що дозволить детально досліджувати механістичні аспекти клітинної функціональності.
Дослідники також звертають увагу на етичні питання, зокрема як забезпечити доступність даних, зібраних з урахуванням культурних і біологічних особливостей різних груп населення. Створення Human Cell Atlas є довготривалим завданням, яке вимагає не лише технологічного прогресу, але й численних експериментів для уточнення клітинних функцій та їхніх порушень.