Atlas biomolekularnego szpiku kostnego zapewnia unikalny wgląd w hematopoezę
Ostatnia recenzja: 14.06.2024
Cała zawartość iLive jest sprawdzana medycznie lub sprawdzana pod względem faktycznym, aby zapewnić jak największą dokładność faktyczną.
Mamy ścisłe wytyczne dotyczące pozyskiwania i tylko linki do renomowanych serwisów medialnych, akademickich instytucji badawczych i, o ile to możliwe, recenzowanych badań medycznych. Zauważ, że liczby w nawiasach ([1], [2] itd.) Są linkami do tych badań, które można kliknąć.
Jeśli uważasz, że któraś z naszych treści jest niedokładna, nieaktualna lub w inny sposób wątpliwa, wybierz ją i naciśnij Ctrl + Enter.
Naukowcy ze Szpitala Dziecięcego w Filadelfii (CHOP) i Perelman School of Medicine na Uniwersytecie Pensylwanii stworzyli nowy, potężny atlas szpiku kostnego, który zapewni społeczeństwu pierwszy w swoim rodzaju wizualny paszport do spektrum zdrowej i chorej hematopoezy. Wyniki opublikowano w magazynie Cell.
„Po raz pierwszy będziemy mieli kompleksowe ramy umożliwiające obserwację pełnej ekspresji genów i organizacji przestrzennej komórek szpiku kostnego” – powiedział starszy autor badania, dr Kai Tang, profesor na tym wydziale doktor pediatrii i pracownik naukowy w Centrum Badań nad Rakiem Dzieci w CHOP. „Chociaż nasz artykuł ma fundamentalne znaczenie, przewidujemy, że atlas zostanie wykorzystany do opracowania nowych testów diagnostycznych, identyfikacji nowych celów terapii CAR-T i innych podejść terapeutycznych oraz odkrycia przestrzennych biomarkerów choroby.”
Chociaż inicjatywą kierowali CHOP i Penn, badania stanowią również część szerszego programu Human BioMolecular Atlas Program (HuBMAP). Konsorcjum HuBMAP składa się z 42 różnych grup badawczych z uniwersytetów w 14 stanach i czterech krajach. Naukowcy współpracują nad stworzeniem nowej generacji technologii analizy molekularnej i narzędzi obliczeniowych, które pozwolą na utworzenie podstawowych map tkanek oraz atlasu funkcji i relacji między komórkami w organizmie człowieka.
„Badania na taką skalę są możliwe jedynie dzięki ogromnemu wysiłkowi zespołowemu” – powiedział dr Showik Bandyopadhyay, główny autor badania i lekarz-naukowiec szkolący się w laboratorium Tan. „Dzięki współpracy wielu instytucji i konsorcjów naukowych udało nam się uzyskać fundamentalny wgląd w mikroskopijne elementy składowe ludzkiego ciała”.
Naukowcy od dawna snuli teorię, że chociaż większość szpiku kostnego składa się z komórek krwi, niewielki procent komórek niekrwinkowych może odgrywać ważną rolę w chorobach szpiku kostnego u dzieci i dorosłych, takich jak białaczka, zaburzenia mieloproliferacyjne lub szpik kostny syndromy niepowodzeń. Jednak przed niniejszym badaniem takie badania były trudne ze względu na problemy techniczne związane z rzadkością i kruchością tych komórek.
Niniejsza praca jako pierwsza przezwycięża te ograniczenia i kompleksowo opisuje szpik kostny dorosłego człowieka za pomocą sekwencjonowania RNA jednokomórkowych. Technika ta może uchwycić pełne profile genów dziesiątek tysięcy pojedynczych komórek, ujawniając pełny skład typów komórek tworzących narząd.
Źródło: Cell (2024). DOI: 10.1016/j.cell.2024.04.013
W badaniu naukowcy skupili się na szpiku kostnym, który reguluje ważne procesy w rozwoju krwinek i odporności. Zidentyfikowali co najmniej dziewięć podtypów komórek niehematopoetycznych, w tym komórki zrębu, komórki kości i komórki śródbłonka (krwi), z których co najmniej trzy nie zostały wcześniej opisane i które wytwarzają ważne czynniki wspomagające. Naukowcy stworzyli encyklopedię dotyczącą tych rzadkich komórek innych niż krwi, które wytwarzają czynniki uważane za ważne w hematopoezie człowieka, co pomoże lepiej zrozumieć, na czym powinny się skupić przyszłe badania w zakresie komunikacji komórkowej.
Wyniki ich badań podkreślają coraz ważniejszą rolę technologii we współczesnych badaniach biomolekularnych. Autorzy stworzyli przestrzenny atlas szpiku kostnego zawierający około 800 000 komórek przy użyciu nowej, wyrafinowanej techniki zwanej CODEX połączonej z uczeniem maszynowym. To podejście, w połączeniu z dokładnym, ręcznym opisem tysięcy komórek i struktur, pozwoliło im ustalić, że zdrowy szpik kostny ma bardzo jasną organizację przestrzenną, a komórki tłuszczowe są bliżej powiązane z komórkami krwiotwórczymi, niż wcześniej sądzono.
„Dopiero zaczynamy zdawać sobie sprawę, co jest możliwe” – powiedział Tan. „Przyszłe badania mogą opierać się na naszej pracy poprzez przyspieszenie badań nad szpikiem kostnym z nadzieją, że te cyfrowe ścieżki pewnego dnia doprowadzą do przełomowych odkryć w medycynie w leczeniu ostrej białaczki i innych chorób szpiku kostnego.”
Dr Ling Qing, kolejna starsza autorka tego badania i profesor chirurgii ortopedycznej w Perelman School of Medicine, zgadza się z tym i wierzy, że to badanie przyniesie długoterminowe wyniki.
„Techniki te zastosowane do próbek pobranych od pacjentów z białaczką pozwalają wykryć ekspansję komórek mezenchymalnych, rodzaju rzadkich komórek innych niż krwi, w miejscu komórek nowotworowych w szpiku kostnym” – powiedziała Qing. „To wskazuje możliwy nowy kierunek przyszłego leczenia chorób.”