אטלס ביומולקולרי של מח עצם מספק תובנה ייחודית על תהליך ההמטופויזה

חוקרים בבית החולים לילדים של פילדלפיה (CHOP) ובבית הספר לרפואה פרלמן באוניברסיטת פנסילבניה יצרו אטלס מח עצם חדש וחזק שיספק לציבור דרכון חזותי ראשון מסוגו לספקטרום של המטופויזה בריאה וחולה. התוצאות מתפרסמות בכתב העת Cell.

"לראשונה, תהיה לנו מסגרת מקיפה לצפייה בביטוי הגנים המלא ובארגון המרחבי של תאי מח עצם ", אמר ד"ר קאי טאן, פרופסור במחלקת ילדים וחוקר במרכז לחקר סרטן ילדים ב-CHOP, מחבר המחקר הבכיר. "בעוד שהמאמר שלנו הוא בסיסי, אנו צופים שהאטלס ישמש לפיתוח בדיקות אבחון חדשות, זיהוי מטרות חדשות לטיפול CAR-T וגישות טיפוליות אחרות, וגילוי סמנים ביולוגיים מרחביים של מחלות."

בעוד שהיוזמה הובילה CHOP ופן, המחקר הוא גם חלק מפרויקט גדול יותר בשם תוכנית האטלס הביו-מולקולרי האנושי (HuBMAP). 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 ואטלסים של התפקודים והקשרים בין תאים בגוף האדם.

"מחקר בסדר גודל כזה אפשרי רק באמצעות מאמץ צוותי אדיר", אמר ד"ר שויק בנדיופאדהיאי, המחבר הראשי של המחקר ורופא-מדען בהכשרה במעבדה של טאן. "באמצעות שיתופי פעולה בין מוסדות מרובים וקבוצות מחקר, הצלחנו להשיג תובנות בסיסיות לגבי אבני הבניין המיקרוסקופיות של גוף האדם."

מדענים שיערו זה מכבר כי למרות שרוב מח העצם מורכב מתאי דם, אחוז קטן של תאים שאינם דם עשוי למלא תפקיד חשוב במחלות מח עצם בילדות ובבגרות כגון לוקמיה, הפרעות מיאלופוליפרטיביות או תסמונות אי ספיקת מח עצם. עם זאת, עד למחקר זה, מחקרים כאלה הוקפאו על ידי אתגרים טכניים הקשורים לנדירותם ולשבירותם של תאים אלה.

מאמר זה הוא הראשון שמתגבר על מגבלות אלו ומבצע פרופיל מקיף של מח עצם אנושי בוגר באמצעות ריצוף RNA של תא בודד. טכניקה זו מאפשרת לכידת פרופילים גנים מלאים של עשרות אלפי תאים בודדים, וחושפת את ההרכב המלא של סוגי התאים המרכיבים איבר.

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

במחקר, המדענים התמקדו במח העצם, המווסת תהליכים חשובים בהתפתחות תאי דם ובחסינות. הם זיהו לפחות תשעה תת-סוגים של תאים שאינם המטופויאטיים, כולל תאי סטרומה, תאי עצם ותאי אנדותל (דם), שלפחות שלושה מהם לא תוארו קודם לכן, אשר מייצרים גורמי תמיכה חשובים. החוקרים יצרו אנציקלופדיה של תאים נדירים אלה שאינם דם המייצרים גורמים הנחשבים חשובים להמטופויזה אנושית, אשר תסייע להבין טוב יותר על אילו תקשורת תאית יש להתמקד במחקרים עתידיים.

תוצאותיהם מדגישות את התפקיד ההולך וגדל של הטכנולוגיה במחקר הביומולקולרי של ימינו. המחברים יצרו אטלס מרחבי של מח עצם, הכולל כ-800,000 תאים, תוך שימוש בטכניקה חדשה ומתוחכמת בשם CODEX בשילוב עם למידת מכונה. גישה זו, יחד עם ביאור ידני קפדני של אלפי תאים ומבנים, אפשרה להם לקבוע שלמח עצם בריא יש ארגון מרחבי ברור מאוד, וכי תאי שומן קשורים יותר לתאים המטופויאטיים ממה שחשבו בעבר.

"אנחנו רק מתחילים להבין מה אפשרי", אמר טאן. "מחקרים עתידיים יכולים לבנות על עבודתנו, להאיץ את מחקר מח העצם בתקווה שיום אחד המסלולים הדיגיטליים הללו יובילו לפריצות דרך רפואיות בטיפול בלוקמיה חריפה ובמחלות מח עצם אחרות."

ד"ר לינג צ'ינג, מחבר בכיר נוסף של המחקר ופרופסור לכירורגיה אורתופדית בבית הספר לרפואה פרלמן, מסכים ומאמין שהמחקר יניב תוצאות ארוכות טווח.

"כאשר טכניקות אלו מיושמות על דגימות מחולי לוקמיה, הן חושפות התפשטות של תאים מזנכימליים, סוג של תא נדיר שאינו תא דם, באתר של תאי סרטן במוח העצם", אמר צ'ינג. "זה מצביע על כיוון חדש אפשרי לטיפול עתידי במחלות."