A tudósok meghatározzák a ritka, befolyásos csontvelő sejtek szerepét

A kutatók meghatározták a csontvelőben lévő különféle sejtek szerepét, amelyekről azt gondolják, hogy irányítják a naponta ott kialakuló közel félmillió vérsejt sorsát.

befolyásos

Az új munka mögött a NYU Orvostudományi Karának tudósai szerint keveset tudtak a vizsgálat során vizsgált sejtek frakciójáról, a "mikrokörnyezetről", amely a legtöbb emlősnél a velőtömeg kevesebb mint 1 százalékát teszi ki. Az ilyen sejtekről úgy gondolják, hogy befolyásolják, hogy a korai őssejtek különböző típusú más sejtekké érnek-e, például vörös vagy fehérvérsejtekké.

A Nature online folyóiratban áprilisban beszámolva a tanulmány szerzői leírják, hogy egy kombinált képalkotó-leképező eszközzel követték nyomon a genetikai funkciót egyenként 17 374 egér csontvelő sejtje alapján. Miután először lépéseket tettek az összes vérsejttípus, valamint a velőben gyakran előforduló érett zsírsejtek kizárására, képesek voltak a velő mikrokörnyezetében maradt, nehezen megfogható sejttípusokra összpontosítani.

Ezen a mikrokörnyezeten belül a kutatók kilenc sejttípust és még több altípust azonosítottak. A legtöbbet erek (azaz vaszkuláris endoteliális sejtek) vagy őssejtek (mesenchymális sejtek) között azonosították, amelyek a csontot alkotják (oszteoblasztok).

Ennek ellenére más ritka sejtek működése ismeretlen maradt. Ahhoz, hogy jobban megértsük őket, a csapat kemoterápiával kezelte ezeket a megmaradt sejteket, hogy megpróbálja utánozni az ilyen szövetek stresszét sérülés vagy betegség esetén.

A stressz okozta változások között szerepelt, hogy az őssejtek egy csoportja (szintén mesenchymalis), amelyek általában osteoblastokká vagy izomsejtekké fejlődnek, ebben az esetben csak zsírsejtekké (adipocitákká) alakulnak. A kutatók szerint ez a genetikai újraprogramozás, amelynek turnusát tovább kívánják tanulmányozni, esetleg megmagyarázza, hogy miért figyelhető meg a túlzott velőzsír jelensége kemoterápiában részesülő leukémiás betegeknél.

Egy másik tanulmány megállapítása szerint a jelátviteli fehérje, a vaszkuláris Notch ligandum delta-szerű 4 (Dll4) szintje jelentősen csökkent a kemoterápia után, ami elmozdulást okozott a jelekre érzékeny vér őssejtek apró részében.

Az eltolódás rávilágított arra, hogy a vaszkuláris sejtek ezen populációja normális körülmények között felelős a két fő fehérvérsejt-típus, a T-sejt és a B-sejt termelésének nagy részének kiváltásáért a csontvelőben. A kutatók úgy vélik, hogy ez fontos előrelépés a vérsejt-termelés (hematopoiesis) alapvető elemeinek anatómiai megértésében.

"Vizsgálatunk a csontvelő mikrokörnyezetének első részletes értékelését mutatja be, feltárva a rák kemoterápiájában és az immunsejtek termelésében részt vevő sejtek részhalmazainak kritikus szerepét" - mondja Iannis Aifantis, a tanulmány vezető kutatója, PhD professzor és a Kórtani Tanszék elnöke NYU Langone Health és annak Perlmutter Cancer Center. "Eddig a tudósoknak gyakran csak a vérsejtcsoportok hatásainak megfigyelésére kellett támaszkodniuk. Ezek a technikai fejlődés lehetővé teszi számunkra, hogy rátérjünk azokra a mögöttes folyamatokra, amelyek e hatások valós időben bekövetkeznek."

A tanulmányhoz a kutatók egy nagyon speciális módszert alkalmaztak a génaktivitás követésére, az úgynevezett egysejtű RNS-szekvenálást (scRNS-Seq), és az egyes sejteket fluoreszcens festékkel jelölték meg, hogy pontosan meghatározzák a tevékenységüket, és mindegyik sejt elkülönül a hasonló sejtektől. Az utóbbi évek előrelépése előtt Aifantis szerint a tudósok csak a csontvelő mikrokörnyezetében tudták elkülöníteni a sejtcsoportok hatását, ami sokkal nehezebbé tette az egyes típusok elemzését vagy egy adott betegséghez kapcsolását.

"Eredményeink azt mutatják, hogy az egysejtű nyomon követés és elemzés miként fedheti fel az egyes sejtek és sejttípusok szerepét, nemcsak a vérsejt-termelés összehangolásában, hanem a test egyéb vérrel kapcsolatos betegségei, például leukémia kiváltásában és előidézésében is. "- mondja Anastasia Tikhonova, a tanulmány vezető kutatója, a NYU Langone posztdoktori munkatársa.

Azt mondja, hogy a csapat a következő stresszforrások - öregedés, vérrák és vérfertőzések - hatását értékeli a vérsejt-termelésre és az immunrendszer működésére, valamint a csontvelőn belüli és kívüli események értékelésére.

"A nagyteljesítményű számítástechnikai infrastruktúrába történő jelentős befektetéssel az NYU Orvostudományi Iskola felhatalmazta csapatunk számítástechnikusát, Igor Dolgalevet, hogy jobban megértse a szerveket, szöveteket és sejteket azáltal, hogy több millió adatpontot szitál át új módszerekkel" - mondja társvezető tanulmányi nyomozó, Aristotelis Tsirigos, PhD, a NYU Langone alkalmazott bioinformatikai laboratóriumának igazgatója. "A genetikai és az adatközpontú technológiák kombinációjával létrehozott rengeteg információ példátlan képet adott a csontvelő környezetéről az egészség ideje alatt és amikor a betegség stresszt szenvedett."

A tanulmány finanszírozási támogatását a National Institute of Health nyújtotta: R01 CA216421, R01 CA194923, R01 CA169784, R01 CA133379, R01 CA149655, R01 CA173636, R01 CA49132, R01 DK056638; A Leukemia & Lymphoma Society TRP # 6340-11 és LLS # 6373-13; és a New York-i Állami Egészségügyi Minisztérium támogatása # CO 030132. Az ezekben a kísérletekben használt egysejt-feltérképező eszközt, az scRNS-Seq-et a 10xGenomics fejlesztette ki Kaliforniában, Pleasantonban.

Aifantis és Tikhonova mellett a vizsgálatban részt vevő többi NYU Langone-kutató Igor Dolgalev, MS; tanulmányi nyomozók, Hai Hu, PhD; Edlira Hoxha, BSc; Matthew Witkowski, PhD; Maria Ruano Guillamot-Ruano, PhD; Yutong Zhang, MS; Christian Marier; Catherine Diefenbach, orvos; Adriana Heguy, PhD; és Hua Zhong, PhD. További kutatási támogatást Kishor Sivaraj, PhD; és Ralf Adams, PhD, a németországi Muensterben, a Max Planck Biomolekuláris Orvostudományi Intézetben; Alvaro Cuesta-Dominguez, PhD; és Stavroula Kousteni, PhD, a New York-i Columbia Egyetemen; Sandra Pinho, PhD; Ilseyar Akhmetzyanova, PhD; David Fooksman, PhD; és Paul Frenette, MD, a New York-i Albert Einstein Orvostudományi Főiskolán; Jie Gao, PhD; és Aris Economides, PhD, a Regeneron Genetikai Központban, Tarrytown, New York; Michael Gutkin, MS; és Jason Butler, PhD, a New York-i Weill Cornell Orvosi Főiskolán; és Rahul Satija, DPhil, a New York Genome Centerben.