Исследователи определили роли различных клеток в костном мозге, которые, как считается, контролируют судьбу почти полумиллиона клеток крови, которые развиваются там каждый день. Результаты нового исследования опубликованы в журнале Nature.
Введение
Ученые из Медицинской школы Нью-Йорка (NYU School of Medicine) сообщают, что мало было известно о «микроокружении», которое составляет менее 1% массы костного мозга у большинства млекопитающих. Считается, что такие клетки влияют на то, созревают ли ранние стволовые клетки, эритроциты и лейкоциты.
«Наше исследование представляет собой первую детальную оценку микросреды костного мозга, выявляющую критическую роль подмножеств клеток, участвующих в химиотерапии рака и выработке иммунных клеток», — говорит старший автор исследования Яннис Айфантис (Iannis Aifantis).
Материалы и методы исследования
В ходе исследования ученые использовали комбинированный инструмент визуализации и картирования для отслеживания генетической функции одной из 17774 клеток костного мозга мыши. Сначала, предприняв шаги по исключению всех типов клеток крови, а также зрелых жировых клеток, обычно встречающихся в костном мозге, ученые смогли сосредоточиться на оставшихся неуловимых типах клеток в микросреде костного мозга.
В научной работе ученые использовали узкоспециализированный метод отслеживания активности генов, называемый секвенированием РНК с одной клеткой (scRNA-Seq), и помечали отдельные клетки флуоресцентным красителем, чтобы точно определять их действия.
Результаты научного исследования
В этой микросреде исследователи определили девять типов клеток и даже больше подтипов. Большинство из них были идентифицированы как клетки, которые выстилают кровеносные сосуды (то есть сосудистые эндотелиальные клетки) или стволовые клетки (мезенхимальные клетки), которые составляют кость (остеобласты).
Тем не менее, функция других редких типов клеток оставалась неизвестной. Чтобы лучше понять их, исследователи обработали эти оставшиеся клетки химиотерапией, чтобы попытаться имитировать стресс, с которым сталкиваются такие ткани после травмы или заболевания.
Как стрессоры влияют на костную ткань и клетки?
Среди вызванных стрессом изменений был один набор стволовых клеток (также мезенхимальных), которые обычно развиваются в остеобласты или мышечные клетки, но в этом случае превращаются только в жировые клетки (адипоциты). Исследователи считают, что это генетическое перепрограммирование, чей оборот они планируют продолжить, возможно, объясняет, почему феномен избыточного жира в костном мозге наблюдается у пациентов с лейкемией, получающих химиотерапию.
Другое открытие заключалось в том, что уровни белка сигнализации, сосудистый лиганд Паза дельта-образная 4 (Dll4), значительно снизились после химиотерапии, вызывая сдвиг в крошечном подмножестве стволовых клеток крови, чувствительных к этим сигналам. Эта популяция сосудистых клеток является ответственной за запуск большей части продукции двух основных типов белых кровяных клеток, Т-клеток и В-клеток, в костном мозге. Исследователи полагают, что это важный прогресс в анатомическом понимании основных элементов в производстве клеток крови (кроветворение).
«Наши результаты показывают, как отслеживание и анализ отдельных клеток могут выявить роль каждой клетки и типа клеток, не только в организации производства клеток крови, но также в запуске и стимулировании других заболеваний, таких как лейкемия», — говорит соавтор исследования Анастасия Тихонова (Anastasia Tikhonova).
По словам авторов исследования, в следующем году планируется изучить влияние других источников стресса — старения, рака крови и инфекций крови — на выработку клеток крови и иммунную функцию, а также на то, что происходит как внутри, так и снаружи костного мозга.
Авторы другого исследования изучили, как раковые клетки подготавливают костную ткань к развитию опухоли.
