Биомолекуларни атлас коштане сржи пружа јединствен увид у процес хематопоезе

Истраживачи у Дечјој болници у Филаделфији (CHOP) и Медицинском факултету Перелман на Универзитету у Пенсилванији креирали су моћан нови атлас коштане сржи који ће јавности пружити први визуелни пасош за спектар здраве и оболеле хематопоезе. Резултати су објављени у часопису Cell.

„По први пут ћемо имати свеобухватан оквир за сагледавање комплетне експресије гена и просторне организације ћелија коштане сржи “, рекао је виши аутор студије Кај Тан, доктор наука, професор на Одељењу за педијатрију и истраживач у Центру за истраживање рака код деце на CHOP-у. „Иако је наш рад фундаменталан, предвиђамо да ће се атлас користити за развој нових дијагностичких тестова, идентификацију нових циљева за CAR-T терапију и друге терапијске приступе, као и за откривање просторних биомаркера болести.“

Иако су иницијативу предводили CHOP и Penn, истраживање је такође део већег пројекта под називом Програм људског биомолекуларног атласа (HuBMAP). Конзорцијум HuBMAP састоји се од 42 различите истраживачке групе са универзитета у 14 држава и четири земље. Истраживачи сарађују на стварању следеће генерације технологија молекуларне анализе и рачунарских алата који ће креирати основне мапе ткива и атласе функција и односа између ћелија у људском телу.

„Истраживање ових размера је могуће само уз монументални тимски рад“, рекао је др Шовик Бандјопадјај, главни аутор студије и лекар-научник на обуци у Тановој лабораторији. „Кроз сарадњу између више институција и истраживачких конзорција, успели смо да стекнемо фундаменталне увиде у микроскопске градивне блокове људског тела.“

Научници већ дуго претпостављају да, иако већину коштане сржи чине крвне ћелије, мали проценат ћелија које нису крвне ћелије може играти важну улогу у болестима коштане сржи код деце и одраслих, као што су леукемија, мијелопролиферативни поремећаји или синдроми отказивања коштане сржи. Међутим, до ове студије, такве студије су биле отежане техничким изазовима повезаним са реткошћу и крхкошћу ових ћелија.

Овај рад је први који превазилази ова ограничења и свеобухватно профилише коштану срж одраслих људи користећи секвенцирање РНК појединачних ћелија. Ова техника омогућава снимање комплетних генских профила десетина хиљада појединачних ћелија, откривајући потпуни састав типова ћелија које чине орган.

Извор: Cell (2024). DOI: 10.1016/j.cell.2024.04.013

У студији, научници су се фокусирали на коштану срж, која регулише важне процесе у развоју крвних зрнаца и имунитету. Идентификовали су најмање девет подтипова нехематопоетских ћелија, укључујући стромалне ћелије, коштане ћелије и ендотелне (крвне) ћелије, од којих најмање три раније нису описане, а које производе важне факторе подршке. Истраживачи су направили енциклопедију ових ретких некрвних ћелија које производе факторе за које се сматра да су важни за људску хематопоезу, што ће помоћи да се боље разуме на коју ћелијску комуникацију треба фокусирати у будућим студијама.

Њихови резултати истичу све важнију улогу технологије у данашњим биомолекуларним истраживањима. Аутори су креирали просторни атлас коштане сржи, који обухвата око 800.000 ћелија, користећи софистицирану нову технику под називом CODEX у комбинацији са машинским учењем. Овај приступ, заједно са пажљивим ручним означавањем хиљада ћелија и структура, омогућио им је да утврде да здрава коштана срж има веома различиту просторну организацију и да су масне ћелије ближе повезане са хематопоетским ћелијама него што се раније мислило.

„Тек почињемо да схватамо шта је могуће“, рекао је Тан. „Будуће студије могу се надовезати на наш рад, убрзавајући истраживање коштане сржи са надом да ће једног дана ови дигитални путеви довести до медицинских продора у лечењу акутне леукемије и других болести коштане сржи.“

Линг Ћинг, доктор наука, још један виши аутор студије и професор ортопедске хирургије на Медицинском факултету Перелман, слаже се и верује да ће студија дати дугорочне резултате.

„Када се примене на узорке пацијената са леукемијом, ове технике откривају ширење мезенхималних ћелија, врсте ретких ћелија које нису крвне ћелије, на месту ћелија рака у коштаној сржи“, рекао је Ћинг. „Ово указује на могући нови правац за будуће лечење болести.“