Los investigadores han definido las funciones de varias células de la médula ósea que se cree controlan el destino de casi medio millón de células sanguíneas que se desarrollan allí cada día.
Los científicos de la Facultad de Medicina de la NYU detrás del nuevo trabajo dicen que se sabía poco sobre la fracción de células examinadas en el estudio, el "microambiente" que constituye menos del 1 por ciento de la masa de la médula ósea en la mayoría de los mamíferos. Se cree que estas célulaspara influir en si las células madre tempranas maduran en diferentes tipos de otras células, como glóbulos rojos o blancos.
Reportando en la revista Naturaleza en línea en abril, los autores del estudio describen cómo utilizaron una herramienta combinada de mapeo de imágenes para rastrear la función genética una por una de las 17.374 células de la médula ósea de ratón. Habiendo tomado las medidas necesarias para excluir todos los tipos de células sanguíneas, así como las células grasas madurasque ocurren comúnmente en la médula, pudieron enfocarse en los tipos de células restantes y escurridizas en el microambiente de la médula.
Dentro de este microambiente, los investigadores identificaron nueve tipos de células e incluso más subtipos. La mayoría fueron identificadas como células que recubren los vasos sanguíneos es decir, células endoteliales vasculares o células madre células mesenquimales que forman el hueso osteoblastos.
Aún así, se desconoce la función de otros tipos de células raras. Para comprenderlas mejor, el equipo trató estas células restantes con quimioterapia para tratar de imitar el estrés que enfrentan dichos tejidos después de una lesión o enfermedad.
Entre los cambios inducidos por el estrés estaba que un conjunto de células madre también mesenquimales, que típicamente se convierten en osteoblastos o células musculares, en este caso solo se convirtieron en células grasas adipocitos. Los investigadores dicen que esta reprogramación genética, cuyo giroplan para estudiar más a fondo, posiblemente explica por qué el fenómeno de exceso de grasa en la médula se observa en pacientes con leucemia que reciben quimioterapia.
Otro hallazgo del estudio fue que los niveles de una proteína de señalización, el ligando vascular Notch delta-like 4 Dll4, disminuyeron significativamente después de la quimioterapia, lo que provocó un cambio en un pequeño subconjunto de células madre sanguíneas sensibles a estas señales.
El cambio reveló que esta población de células vasculares es responsable en circunstancias normales de desencadenar la mayor parte de la producción de los dos tipos principales de glóbulos blancos, las células T y las células B, en la médula ósea. Los investigadores creen que este es un avance importante en la anatomíacomprensión de los elementos esenciales en la producción de células sanguíneas hematopoyesis.
"Nuestro estudio representa la primera evaluación detallada del microambiente de la médula ósea, que revela el papel fundamental de los subconjuntos de células involucradas en la quimioterapia del cáncer y la producción de células inmunes", dice el investigador principal del estudio Iannis Aifantis, PhD, profesor y presidente del Departamento dePatología en NYU Langone Health y su Perlmutter Cancer Center. "Hasta ahora, los científicos a menudo han tenido que confiar en observar solo los efectos de las acciones de los grupos de células sanguíneas. Estos avances técnicos nos permiten llegar a los procesos subyacentes que causan que esos efectos ocurran entiempo real."
Para el estudio, los investigadores utilizaron un método altamente especializado para rastrear la actividad genética llamado secuenciación de ARN de una sola célula scRNA-Seq y etiquetaron células individuales con un tinte fluorescente para identificar sus acciones, con cada célula distinta de células similares. PrevioA este avance en los últimos años, dice Aifantis, los científicos solo pudieron aislar la acción de grupos de células en el microambiente de la médula ósea, lo que hace mucho más difícil analizar cada tipo o relacionarlo con una enfermedad específica.
"Nuestros resultados muestran cómo el seguimiento y análisis de una sola célula puede exponer las funciones de cada célula y tipo de célula, no solo en la orquestación de la producción de células sanguíneas, sino también en la activación e impulso de otros procesos de enfermedades relacionados con la sangre en el cuerpo, comoleucemia ", dice la co-investigadora principal del estudio Anastasia Tikhonova, PhD, becaria postdoctoral en NYU Langone.
Dice que a continuación el equipo planea evaluar los efectos de otras fuentes de estrés envejecimiento, cánceres de la sangre e infecciones de la sangre en la producción de células sanguíneas y la función inmunológica, y lo que sucede tanto dentro como fuera de la médula ósea.
"Al invertir fuertemente en infraestructura informática de alto rendimiento, la Facultad de Medicina de la NYU ha empoderado al científico computacional de nuestro equipo, Igor Dolgalev, para comprender mejor los órganos, tejidos y células examinando millones de puntos de datos de nuevas formas", dice el co-investigador principal del estudio Aristotelis Tsirigos, PhD, director de los Laboratorios de Bioinformática Aplicada de NYU Langone. "La gran cantidad de información generada por la combinación de tecnologías genéticas y basadas en datos nos brindó una visión sin precedentes del medio ambiente dentro de la médula ósea durante la salud y cuando se estresapor enfermedad. "
El apoyo financiero para el estudio fue proporcionado por las subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud R01 CA216421, R01 CA194923, R01 CA169784, R01 CA133379, R01 CA149655, R01 CA173636, R01 CA49132, R01 DK056638; Subvenciones de la Sociedad de Leucemia y Linfoma TRP # 6340-11 yLLS # 6373-13; y la subvención del Departamento de Salud del Estado de Nueva York # CO 030132. La herramienta de mapeo de una sola célula, scRNA-Seq, utilizada en estos experimentos fue desarrollada por 10xGenomics en Pleasanton, California.
Además de Aifantis y Tikhonova, otros investigadores de NYU Langone involucrados en el estudio son los co-investigadores principales del estudio Igor Dolgalev, MS; investigadores del estudio Hai Hu, PhD; Edlira Hoxha, BSc; Matthew Witkowski, PhD; Maria Ruano Guillamot-Ruano, PhD; Yutong Zhang, MS; Christian Marier; Catherine Diefenbach, MD; Adriana Heguy, PhD; y Hua Zhong, PhD. El apoyo de investigación adicional fue proporcionado por Kishor Sivaraj, PhD; y Ralf Adams, PhD, en el Instituto Max Planck de Medicina Biomolecularen Muenster, Alemania; Alvaro Cuesta-Dominguez, PhD; y Stavroula Kousteni, PhD, en la Universidad de Columbia en Nueva York; Sandra Pinho, PhD; Ilseyar Akhmetzyanova, PhD; David Fooksman, PhD; y Paul Frenette, MD, en Albert Einstein Collegede Medicina en Nueva York; Jie Gao, PhD; y Aris Economides, PhD, en el Regeneron Genetics Center en Tarrytown, Nueva York; Michael Gutkin, MS; y Jason Butler, PhD, en Weill Cornell Medical College en Nueva York; y RahulSatija, DPhil, en el Centro del Genoma de Nueva York.
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Materiales proporcionado por NYU Langone Health / NYU School of Medicine . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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