Über den menschlichen Körper gibt es weit verbreitete Irrtümer, die unser Verständnis der Biologie und Medizin beeinflussen. Ein weit verbreiteter Mythos besagt, dass es nur ein paar Hundert Zelltypen gibt – von Haut über Herzmuskel bis zu neuronalen Zellen. Doch die Wahrheit ist viel komplexer: Der menschliche Körper besteht aus Billionen von Zellen, und die Vielfalt an Zelltypen übersteigt bei Weitem die wenigen hundert, die man gewöhnlich unter dem Mikroskop sieht. Zellen, die identisch erscheinen, können sehr unterschiedliche Funktionen übernehmen. Aktuelle wissenschaftliche Fortschritte, vor allem im Bereich der mRNA-Forschung, helfen uns, diese Unterschiede besser zu verstehen. Messenger-RNA fungiert als Bote, der Informationen von der DNA – der genetischen „Festplatte“ jeder Zelle – zu den Ribosomen – den „3D-Druckern“ der Zelle – transportiert. Das Studium dieser mRNA in verschiedenen Zelltypen gibt Einblicke in die spezifischen Aufgaben und Zustände dieser Zellen.

Die beeindruckende Herausforderung des Human Cell Atlas

Vor wenigen Wochen wurden signifikante wissenschaftliche Veröffentlichungen im Rahmen des internationalen Projekts »Human Cell Atlas« (HCA) veröffentlicht. Ein riesiges Konsortium aus Tausenden von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in 102 Ländern arbeitet daran, eine umfassende Karte aller Zelltypen im menschlichen Körper zu erstellen. Diese Forschung könnte medizinische Paradigmen revolutionieren: Wer die Zellen exakt differenzieren kann, entdeckt unerkannte Zusammenhänge, die für Diagnosen und Therapien entscheidend sein können. Das HCA-Projekt ist ein Vorreiter für die interdisziplinäre Forschung der Zukunft. Es vereint Experten aus Biologie, klinischer Medizin, Informatik, Ingenieurwissenschaften sowie Ethik und Recht, um eine umfassende Enzyklopädie gesunder Zellen und deren Verhalten in verschiedensten Bevölkerungskollektion zu schaffen.

Ein Hoffnungsschimmer in turbulenten Zeiten

In diesen herausfordernden Zeiten verkörpert der »Human Cell Atlas« die menschliche Fähigkeit zur Zusammenarbeit und die universelle Verbindung der Menschheit. Forschende aus Ländern wie Bangladesch, den USA, Äthiopien und China eint das Ziel einer gemeinsamen Verpflichtung für die gesamte Menschheit. Solche kollektiven Bestrebungen sind wichtiger denn je, um die gegenwärtigen globalen Herausforderungen zu bewältigen. Das Projekt wird eines Tages ein tieferes Verständnis für Krankheiten wie Alzheimer, virale Enzephalitis, Asthma und Kolitis ulcerosa liefern – sowie für einige der größten Gesundheitsrisiken wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs. Darüber hinaus könnte es uns helfen, den Alterungsprozess selbst zu entschlüsseln und neue Therapien zu entwickeln.

Fortschritte in der Medizin und darüber hinaus

Die Forschung schreitet in zwei Hauptrichtungen voran: 1. Die Erzeugung von künstlichen Zellansammlungen, sogenannten Organoiden, die als Modelle für das Testen von Medikamenten dienen können. 2. Die Verschmelzung von Molekularbiologie mit maschinellem Lernen, um Muster zu erkennen, die uns bei der Analyse von Zellverhalten und Krankheitsmechanismen helfen. Sarah Teichmann vom Wellcome Sanger Institute in Cambridge und Aviv Regev von Genentech haben das HCA-Projekt 2016 ins Leben gerufen. Beide sind Pioniere im Bereich der Computational Biology, auch als Bioinformatik bekannt, welches als die Schlüsselwissenschaft des 21. Jahrhunderts gilt. Diese Disziplin kombiniert unser Wissen über genetische Informationen mit fortschrittlichen rechnergestützten Methoden.

Die Zukunft der Medizin ist jetzt

Ein schlagendes Beispiel für die Anwendung dieser Technologien ist das Konzept der “Foundation-Modelle”, die auf riesigen Datensätzen basieren. Diese Modelle, ähnlich den Sprachmodellen der künstlichen Intelligenz, ermöglichen es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, neue Medikamente und deren potenzielle Nebenwirkungen bereits vor klinischen Studien zu identifizieren. Das hat das Potenzial, die Pharmakologie und Biotechnologie tiefgreifend zu verändern. Darüber hinaus eröffnen diese Fortschritte neue Wege für industrielle Biotechnologie: Künstliche Organismen, die gezielt Substanzen produzieren – wie Insulin – oder umweltfreundliche Materialien abbauen, werden zu wichtigen Akteuren in unserem Streben nach einer besseren Zukunft.

Schlussfolgerung

Die Entwicklung des »Human Cell Atlas« ist mehr als eine wissenschaftliche Initiative; sie ist ein Meilenstein für die Menschheit, die uns durch das Verständnis unserer eigenen biologischen Zusammensetzung den Weg zu einer nachhaltigeren Zukunft ebnet. In einem Zeitalter, in dem technologische Fortschritte an der Tagesordnung sind, ist es entscheidend, dass wir die Möglichkeiten, die sich uns bieten, im Interesse aller nutzen.