Biomolekulaarne luuüdi atlas annab ainulaadse ülevaate vereloomest

Philadelphia lastehaigla (CHOP) ja Pennsylvania ülikooli Perelmani meditsiinikooli teadlased on loonud võimsa uue luuüdi atlase, mis annab avalikkusele esimese omalaadse visuaalse passi terve ja haige hematopoeesi spekter. Tulemused avaldati ajakirjas Cell.

Esimest korda on meil terviklik raamistik luuüdi rakkude täieliku geeniekspressiooni ja ruumilise korralduse vaatamiseks,“ ütles vanemuuringu autor Kai Tang, Ph.D., osakonna professor. Pediaatria erialal ja CHOPi laste vähiuuringute keskuse teadur. "Kuigi meie artikkel on põhiline, näeme ette, et atlast kasutatakse uute diagnostiliste testide väljatöötamiseks, CAR-T-ravi ja muude terapeutiliste lähenemisviiside uute sihtmärkide tuvastamiseks ning haiguse ruumiliste biomarkerite avastamiseks."

Kuigi algatust juhtisid CHOP ja Penn, on uuring osa laiemast inimese biomolekulaarse atlase programmist (HuBMAP). HuBMAP konsortsium koosneb 42 erinevast uurimisrühmast 14 osariigi ja nelja riigi ülikoolidest. Teadlased teevad koostööd, et luua järgmise põlvkonna molekulaaranalüüsi tehnoloogiaid ja arvutusvahendeid, mis loovad põhilised koekaardid ja atlase inimkeha rakkude funktsioonide ja suhete kohta.

"Sellise ulatusega teadusuuringud on võimalikud ainult tohutu meeskonnatööga," ütles uuringu juhtivautor ja Tani laboris koolitatud arstiteadlane Showik Bandyopadhyay, Ph.D. "Mitme institutsiooni ja teaduskonsortsiumi koostöö kaudu oleme saanud põhjaliku ülevaate inimkeha mikroskoopilistest ehitusplokkidest."

Teadlased on pikka aega väitnud, et kuigi suurem osa luuüdist koosneb vererakkudest, võib väike osa mittevererakkudest mängida olulist rolli lapseea ja täiskasvanud luuüdi haigustes, nagu leukeemia, müeloproliferatiivsed häired või luuüdi. Ebaõnnestumise sündroomid. Kuid enne seda uuringut olid sellised uuringud rasked tehniliste probleemide tõttu, mis olid seotud nende rakkude harulduse ja haprusega.

See artikkel on esimene, mis ületab need piirangud ja kirjeldab põhjalikult täiskasvanud inimese luuüdi, kasutades üherakulise RNA sekveneerimist. Selle tehnikaga saab jäädvustada kümnete tuhandete üksikute rakkude täielikud geeniprofiilid, paljastades organi moodustavate rakutüüpide täieliku koostise.

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

Uuringus keskendusid teadlased luuüdile, mis reguleerib olulisi protsesse vererakkude arengus ja immuunsuses. Nad tuvastasid vähemalt üheksa mittehematopoeetiliste rakkude alatüüpi, sealhulgas stroomarakud, luurakud ja endoteeli (vere) rakud, millest vähemalt kolme ei olnud varem kirjeldatud ja mis tekitasid olulisi toetavaid tegureid. Teadlased on loonud entsüklopeedia nendest haruldastest mittevererakkudest, mis toodavad inimese vereloome seisukohalt olulisi tegureid, mis aitab paremini mõista, millisele rakukommunikatsioonile peaksid tulevased uuringud keskenduma.

Nende tulemused rõhutavad tehnoloogia üha olulisemat rolli tänapäeva biomolekulaaruuringutes. Autorid lõid luuüdi ruumilise atlase, mis sisaldab umbes 800 000 rakku, kasutades keerukat uut tehnikat nimega CODEX koos masinõppega. See lähenemisviis koos tuhandete rakkude ja struktuuride hoolika käsitsi märkimisega võimaldas neil kindlaks teha, et tervel luuüdil on väga selge ruumiline korraldus ja rasvarakud on vereloomerakkudega seni arvatust tihedamalt seotud.

"Me alles hakkame mõistma, mis on võimalik," ütles Tan. "Tulevikuuuringud võivad meie tööle tugineda, kiirendades luuüdi uuringuid lootuses, et need digitaalsed rajad viivad ühel päeval meditsiinilise läbimurdeni ägeda leukeemia ja teiste luuüdihaiguste ravis."

Selle uuringu teine vanemautor ja Perelmani meditsiinikooli ortopeedilise kirurgia professor Ling Qing, Ph.D, nõustub ja usub, et sellel uuringul on pikaajalised tulemused.

"Leukeemiapatsientide proovidele rakendades tuvastavad need meetodid mesenhümaalsete rakkude, teatud tüüpi haruldaste mittevererakkude, laienemise luuüdi vähirakkude kohas," ütles Qing. "See viitab võimalikule uuele suunale edaspidises haiguste ravis."