Ang Biomolecular Bone Marrow Atlas ay Nagbibigay ng Mga Natatanging Insight sa Hematopoiesis

Ang mga mananaliksik mula sa Children's Hospital of Philadelphia (CHOP) at Perelman School of Medicine sa University of Pennsylvania ay lumikha ng isang makapangyarihang bagong bone marrow atlas na magbibigay sa publiko ng isang first-of-its-kind visual passport sa spectrum ng malusog at may sakit na hematopoiesis. Na-publish ang mga resulta sa Cell magazine.

“Sa unang pagkakataon, magkakaroon tayo ng komprehensibong balangkas upang tingnan ang kumpletong pagpapahayag ng gene at spatial na organisasyon ng mga selula ng utak ng buto,” sabi ng senior study author na si Kai Tang, Ph.D., propesor sa departamento sa pediatrics at isang researcher sa Center for Children's Cancer Research sa CHOP. "Bagaman ang aming papel ay mahalaga, naiisip namin na ang atlas ay gagamitin upang bumuo ng mga bagong diagnostic na pagsusuri, tumukoy ng mga bagong target para sa CAR-T therapy at iba pang mga therapeutic approach, at tumuklas ng mga spatial na biomarker ng sakit."

Bagaman ang inisyatiba ay pinangunahan ng CHOP at Penn, ang pananaliksik ay bahagi rin ng mas malawak na Human BioMolecular Atlas Program (HuBMAP). Ang HuBMAP consortium ay binubuo ng 42 iba't ibang grupo ng pananaliksik mula sa mga unibersidad sa 14 na estado at apat na bansa. Nakikipagtulungan ang mga mananaliksik upang lumikha ng susunod na henerasyon ng mga teknolohiya sa pagsusuri ng molekular at mga computational na tool na gagawa ng mga pangunahing mapa ng tissue at isang atlas ng mga function at ugnayan sa pagitan ng mga cell sa katawan ng tao.

“Ang pagsasaliksik ng ganito kalaki ay posible lamang sa pamamagitan ng napakalaking pagsisikap ng pangkat,” sabi ni Showik Bandyopadhyay, Ph.D., nangunguna sa may-akda ng pag-aaral at isang physician scientist na pagsasanay sa lab ni Tan. “Sa pamamagitan ng pakikipagtulungan ng maraming institusyon at scientific consortia, nakakuha kami ng pangunahing insight sa microscopic building blocks ng katawan ng tao.”

Matagal nang teorya ng mga siyentipiko na bagama't ang karamihan ng bone marrow ay binubuo ng mga selula ng dugo, ang maliit na porsyento ng mga non-blood cell ay maaaring may mahalagang papel sa mga sakit sa bone marrow sa pagkabata at nasa hustong gulang tulad ng leukemia, myeloproliferative disorder, o bone marrow mga sindrom ng pagkabigo. Gayunpaman, bago ang pag-aaral na ito, naging mahirap ang naturang pananaliksik dahil sa mga teknikal na problemang nauugnay sa pambihira at hina ng mga cell na ito.

Ang papel na ito ay ang unang nagtagumpay sa mga limitasyong ito at komprehensibong profile ng adult na bone marrow ng tao gamit ang single-cell RNA sequencing. Maaaring makuha ng diskarteng ito ang kumpletong gene profile ng sampu-sampung libong indibidwal na mga cell, na nagpapakita ng buong komposisyon ng mga uri ng cell na bumubuo sa isang organ.

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

Sa pag-aaral, nakatuon ang mga siyentipiko sa bone marrow, na kumokontrol sa mahahalagang proseso sa pagbuo ng selula ng dugo at kaligtasan sa sakit. Natukoy nila ang hindi bababa sa siyam na mga subtype ng mga non-hematopoietic na mga cell, kabilang ang mga stromal cells, bone cells at endothelial (blood) cells, hindi bababa sa tatlo sa mga ito ay hindi pa inilarawan dati, at kung saan ay gumawa ng mahahalagang supportive factor. Gumawa ang mga mananaliksik ng isang encyclopedia ng mga bihirang non-blood cell na ito na gumagawa ng mga salik na inaakalang mahalaga sa hematopoiesis ng tao, na makakatulong na mas maunawaan kung aling pananaliksik sa hinaharap na komunikasyon ang dapat pagtuunan ng pansin.

Ang kanilang mga resulta ay nagpapakita ng lalong mahalagang papel ng teknolohiya sa biomolecular na pananaliksik ngayon. Ang mga may-akda ay lumikha ng isang spatial atlas ng bone marrow na binubuo ng humigit-kumulang 800,000 mga cell gamit ang isang sopistikadong bagong pamamaraan na tinatawag na CODEX na sinamahan ng machine learning. Ang diskarteng ito, kasama ng maingat na manu-manong anotasyon ng libu-libong mga cell at istruktura, ay nagbigay-daan sa kanila na matukoy na ang malusog na bone marrow ay may napakalinaw na spatial na organisasyon, at ang mga fat cell ay mas malapit na nauugnay sa mga hematopoietic na selula kaysa sa naisip.

"Nagsisimula pa lang kaming matanto kung ano ang posible," sabi ni Tan. “Maaaring bumuo ang hinaharap na pananaliksik sa aming trabaho sa pamamagitan ng pagpapabilis ng pananaliksik sa bone marrow na may pag-asa na balang araw ang mga digital pathway na ito ay hahantong sa mga medikal na tagumpay sa paggamot ng acute leukemia at iba pang mga sakit sa bone marrow.”

Ling Qing, Ph.D., isa pang senior author ng pag-aaral na ito at isang propesor ng orthopedic surgery sa Perelman School of Medicine, ay sumasang-ayon at naniniwala na ang pag-aaral na ito ay magkakaroon ng pangmatagalang resulta.

"Kapag inilapat sa mga sample mula sa mga pasyente ng leukemia, nakikita ng mga diskarteng ito ang pagpapalawak ng mga mesenchymal cell, isang uri ng bihirang non-blood cell, sa lugar ng mga selula ng kanser sa bone marrow," sabi ni Qing. "Ito ay tumuturo sa isang posibleng bagong direksyon para sa hinaharap na paggamot sa sakit."