Клеточный атлас кишечника: новый инструмент для борьбы с хроническим воспалением

Международная группа ученых из объединения Open Targets, Института Сенгера (Великобритания) и больниц Кембриджского университета совершила прорыв в понимании природы воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК), представив самый масштабный на сегодняшний день клеточный атлас этого класса патологий. Результаты их работы, опубликованные в престижном журнале Nature, открывают новые возможности для диагностики и терапии болезни Крона и язвенного колита, от которых страдают миллионы людей по всему миру.

Созданный атлас, получивший название IBDverse, основан на беспрецедентном объеме данных. Исследователи провели секвенирование РНК отдельных клеток, полученных из образцов крови и биопсии кишечника 421 человека. В эту когорту вошли 125 пациентов с подтвержденным диагнозом ВЗК (как с болезнью Крона, так и с язвенным колитом), а также здоровые добровольцы для контроля. В общей сложности ученые проанализировали почти 2,2 миллиона отдельных клеток — это позволяет считать IBDverse крупнейшим на сегодняшний день клеточным атласом воспалительных заболеваний кишечника.

Ключевая сложность, с которой сталкиваются исследователи при изучении генетической природы сложных заболеваний, заключается в том, что большинство выявленных генетических вариантов риска находятся не в самих генах, а в так называемых «некодирующих» участках ДНК. Эти участки долгое время оставались «темной материей» генома, и понять, какие именно гены и в каких клетках они контролируют, было чрезвычайно трудно при анализе целых кусочков тканей. Новый подход, основанный на одноклеточном секвенировании РНК, позволил обойти это ограничение. Ученые смогли определить, как конкретные генетические вариации влияют на экспрессию (активность) генов в отдельных типах клеток — эффекты, которые ранее просто терялись в усредненных показателях гомогенизированной ткани.

Благодаря этому удалось достичь впечатляющих результатов. Сопоставив генетические вариации (в том числе известные ранее локусы предрасположенности к ВЗК) с особенностями работы генов в различных клеточных популяциях, исследователи идентифицировали предполагаемые гены-эффекторы более чем для половины из 321 известного генетического локуса, ассоциированного с ВЗК. При этом для 74 локусов такие гены были обнаружены впервые. Иными словами, ученые нашли молекулярные «мишени», через которые наследственные факторы реализуют свой патологический эффект.

Большинство обнаруженных генетических эффектов оказалось сосредоточено в иммунных клетках, и в первую очередь — в дендритных клетках, которые играют роль «разведчиков» иммунной системы, запуская воспалительные реакции. В частности, исследователи установили, что определенные генетические изменения приводят к снижению активности сигнального пути Notch. Этот путь имеет фундаментальное значение для нормальной регуляции иммунного ответа в кишечнике, и его ослабление может способствовать хроническому воспалению.

Однако не только иммунные клетки оказались вовлечены в патогенез. Вторая важнейшая группа нарушений была обнаружена в эпителиальных стволовых клетках и клетках-предшественниках, выстилающих внутреннюю поверхность кишечника. Здесь ученые выявили сбои в работе генов, которые регулируются сигнальным путем Wnt. Этот путь критически важен для постоянного обновления кишечного эпителия — одного из самых быстрообновляющихся тканей организма. Нарушение его работы может приводить к ухудшению регенерации, ослаблению барьерной функции кишечника и, как следствие, к повышенной проницаемости для бактерий и токсинов, что провоцирует хроническое воспаление.

Значение этой работы выходит далеко за рамки фундаментальной науки. Понимание точных клеточных и генетических механизмов открывает путь к разработке более таргетных (прицельных) лекарственных препаратов. Более того, анализ, проведенный авторами, уже помог найти возможное объяснение доселе непонятным желудочно-кишечным побочным эффектам некоторых широко применяемых лекарств — в частности, препаратов для лечения сахарного диабета 2-го типа. Это демонстрирует, что клеточные атласы могут быть полезны не только для изучения конкретной болезни, но и для оценки безопасности существующих и новых терапевтических средств.

Исследователи подчеркивают, что разработанный ими подход — объединение одноклеточной геномики с генетическими данными — является универсальным и может быть применен для изучения широкого круга других заболеваний. Среди них астма, псориаз и эндометриоз — патологии, которые также имеют сложную генетическую природу и зависят от взаимодействия различных типов клеток.

Эти результаты органично вписываются в современную тенденцию создания детальных «биологических атласов» человека. Так, всего месяц назад, в мае 2026 года, Барселонский центр суперкомпьютерных вычислений (BSC-CNS) представил крупномасштабный атлас старения женской репродуктивной системы. Та работа, впервые давшая целостное представление о возрастных изменениях яичников, матки, влагалища и молочной железы, показала, что старение этих органов протекает неравномерно. Нынешнее же исследование ВЗК фокусируется на другом феномене — воспалении, показывая, как генетические «поломки» на уровне отдельных клеток могут приводить к системным сбоям. Вместе эти проекты знаменуют новую эру персонализированной медицины, где лечение будет опираться на точное знание о том, какие именно клеточные пути нарушены у конкретного пациента.