אטלס מח עצם ביו-מולקולרי מספק תובנות ייחודיות לגבי המטופואזה

חוקרים מבית החולים לילדים של פילדלפיה (CHOP) ומבית הספר לרפואה פרלמן באוניברסיטת פנסילבניה יצרו אטלס מח עצם חדש ועוצמתי שיספק לציבור דרכון חזותי ראשון מסוגו ל- ספקטרום של hematopoiesis בריאה וחולה. התוצאות פורסמו במגזין Cell.

"לראשונה, תהיה לנו מסגרת מקיפה לצפייה בביטוי הגנים המלא והארגון המרחבי של תאי מח עצם," אמר מחבר המחקר הבכיר קאי טאנג, Ph.D., פרופסור במחלקה ברפואת ילדים וחוקר במרכז לחקר סרטן ילדים ב-CHOP. "למרות שהמאמר שלנו הוא בסיסי, אנו רואים בדעתנו שהאטלס ישמש לפיתוח בדיקות אבחון חדשות, זיהוי מטרות חדשות לטיפול ב-CAR-T וגישות טיפוליות אחרות, ולגילוי סמנים ביולוגיים מרחביים של מחלה."

למרות שהיוזמה הובלה על ידי CHOP ו-Pen, המחקר הוא גם חלק מתוכנית Human BioMolecular Atlas (HuBMAP) הרחבה יותר. קונסורציום HuBMAP מורכב מ-42 קבוצות מחקר שונות מאוניברסיטאות ב-14 מדינות וארבע מדינות. חוקרים משתפים פעולה כדי ליצור את הדור הבא של טכנולוגיות ניתוח מולקולרי וכלים חישוביים שייצרו מפות רקמות בסיסיות ואטלס של הפונקציות והיחסים בין תאים בגוף האדם.

"מחקר בסדר גודל כזה אפשרי רק באמצעות מאמץ צוותי אדיר", אמר Showik Bandyopadhyay, Ph.D., המחבר הראשי של המחקר והכשרה של מדען רופא במעבדתו של Tan. "באמצעות שיתוף פעולה של מוסדות מרובים וקונסורציונים מדעיים, הצלחנו להשיג תובנה בסיסית לגבי אבני הבניין המיקרוסקופיות של גוף האדם."

מדענים גרסו זה מכבר שאף על פי שרוב מח העצם מורכב מתאי דם, אחוז קטן מתאי דם שאינם תאי דם עשויים למלא תפקיד חשוב במחלות מח עצם בילדות ובמבוגרים כמו לוקמיה, הפרעות מיאלופרליפרטיביות או מח עצם. תסמונות כשל. עם זאת, לפני מחקר זה, מחקר כזה היה קשה עקב בעיות טכניות הקשורות לנדירות ושבריריות של תאים אלו.

מאמר זה הוא הראשון שהתגבר על מגבלות אלו ופרופיל מקיף של מח עצם אנושי של מבוגרים באמצעות רצף RNA חד-תא. טכניקה זו יכולה ללכוד פרופילי גנים שלמים של עשרות אלפי תאים בודדים, ולחשוף את ההרכב המלא של סוגי התאים המרכיבים איבר.

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

במחקר, מדענים התמקדו במח עצם, המווסת תהליכים חשובים בהתפתחות תאי הדם ובחסינות. הם זיהו לפחות תשעה תת-סוגים של תאים לא-המטופואטיים, כולל תאי סטרומה, תאי עצם ותאי אנדותל (דם), שלפחות שלושה מהם לא תוארו קודם לכן, ואשר יצרו גורמים תומכים חשובים. החוקרים יצרו אנציקלופדיה של תאי דם נדירים אלה המייצרים גורמים הנחשבים חשובים בהמטופואזה של האדם, אשר יסייעו להבין טוב יותר באיזו תקשורת סלולרית צריך להתמקד מחקר עתידי.

תוצאותיהם מדגישות את תפקידה ההולך וגדל של הטכנולוגיה במחקר הביו-מולקולרי של ימינו. המחברים יצרו אטלס מרחבי של מח עצם הכולל כ-800,000 תאים באמצעות טכניקה חדשה ומתוחכמת בשם CODEX בשילוב עם למידת מכונה. גישה זו, יחד עם ביאור ידני קפדני של אלפי תאים ומבנים, אפשרו להם לקבוע שלמח עצם בריא יש ארגון מרחבי ברור מאוד, ותאי שומן קשורים יותר לתאים המטופואטיים ממה שחשבו בעבר.

"אנחנו רק מתחילים להבין מה אפשרי," אמר טאן. "מחקר עתידי יכול להתבסס על עבודתנו על ידי האצת מחקר מח העצם בתקווה שמסלולים דיגיטליים אלה יובילו יום אחד לפריצות דרך רפואיות בטיפול בלוקמיה חריפה ובמחלות מח עצם אחרות."

לינג צ'ינג, Ph.D., מחבר בכיר נוסף של מחקר זה ופרופסור לכירורגיה אורתופדית בבית הספר לרפואה פרלמן, מסכים ומאמין שלמחקר זה יהיו תוצאות ארוכות טווח.

"כאשר מיושמים על דגימות מחולי לוקמיה, טכניקות אלו מזהות התרחבות של תאים מזנכימליים, סוג של תאים נדירים שאינם דם, באתר של תאים סרטניים במח העצם," אמר צ'ינג. "זה מצביע על כיוון חדש אפשרי לטיפול עתידי במחלה."