يوفر أطلس نخاع العظم الجزيئي الحيوي رؤى فريدة في تكوين الدم

قام باحثون من مستشفى الأطفال في فيلادلفيا (CHOP) وكلية بيرلمان للطب في جامعة بنسلفانيا بإنشاء أطلس قوي جديد لنخاع العظام والذي سيوفر للجمهور جواز سفر مرئيًا هو الأول من نوعه إلى العالم. مجموعة من تكون الدم صحية ومريضة. تم نشر النتائج في مجلة الخلية.

"للمرة الأولى، سيكون لدينا إطار شامل لعرض التعبير الجيني الكامل والتنظيم المكاني لخلايا نخاع العظم"، قال كبير مؤلفي الدراسة كاي تانغ، دكتوراه، أستاذ في القسم. دكتوراه في طب الأطفال وباحثة في مركز أبحاث سرطان الأطفال في CHOP. "على الرغم من أن بحثنا أساسي، إلا أننا نتصور أنه سيتم استخدام الأطلس لتطوير اختبارات تشخيصية جديدة، وتحديد أهداف جديدة لعلاج CAR-T والأساليب العلاجية الأخرى، واكتشاف المؤشرات الحيوية المكانية للمرض."

على الرغم من أن المبادرة كانت بقيادة مستشفى فيلادلفيا للأطفال وبنسلفانيا، إلا أن البحث يعد أيضًا جزءًا من برنامج أطلس الجزيئات الحيوية البشرية الأوسع (HuBMAP). يتكون اتحاد HuBMAP من 42 مجموعة بحثية مختلفة من جامعات في 14 ولاية وأربعة دول. يتعاون الباحثون لإنشاء الجيل القادم من تقنيات التحليل الجزيئي والأدوات الحسابية التي من شأنها إنشاء خرائط الأنسجة الأساسية وأطلس للوظائف والعلاقات بين الخلايا في جسم الإنسان.

"لا يمكن إجراء بحث بهذا الحجم إلا من خلال جهد جماعي هائل"، قال شويك بانديوبادياي، دكتوراه، المؤلف الرئيسي للدراسة وعالم طبيب متدرب في مختبر تان. "من خلال التعاون بين العديد من المؤسسات والاتحادات العلمية، تمكنا من الحصول على نظرة ثاقبة أساسية لبنات البناء المجهرية لجسم الإنسان."

لقد افترض العلماء منذ فترة طويلة أنه على الرغم من أن غالبية نخاع العظام يتكون من خلايا الدم، إلا أن نسبة صغيرة من الخلايا غير الدموية قد تلعب دورًا مهمًا في أمراض نخاع العظام لدى الأطفال والبالغين مثل سرطان الدم، أو اضطرابات تكاثر النخاع العظمي، أو نخاع العظام متلازمات الفشل. ومع ذلك، قبل هذه الدراسة، كان مثل هذا البحث صعبًا بسبب المشاكل التقنية المرتبطة بندرة وهشاشة هذه الخلايا.

هذه الورقة هي الأولى التي تغلبت على هذه القيود وقدمت صورة شاملة لنخاع العظم البشري البالغ باستخدام تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA) أحادي الخلية. يمكن لهذه التقنية التقاط ملفات جينية كاملة لعشرات الآلاف من الخلايا الفردية، مما يكشف عن التركيب الكامل لأنواع الخلايا التي يتكون منها العضو.

المصدر: الخلية (2024). DOI: 10.1016/j.cell.2024.04.013

ركز العلماء في الدراسة على نخاع العظم، الذي ينظم العمليات المهمة في تطور خلايا الدم والمناعة. وقد حددوا ما لا يقل عن تسعة أنواع فرعية من الخلايا غير المكونة للدم، بما في ذلك الخلايا اللحمية، والخلايا العظمية، والخلايا البطانية (الدم)، ثلاثة منها على الأقل لم يتم وصفها مسبقًا، والتي أنتجت عوامل داعمة مهمة. أنشأ الباحثون موسوعة لهذه الخلايا غير الدموية النادرة التي تنتج عوامل يُعتقد أنها مهمة في تكوين الدم البشري، مما سيساعد على فهم أفضل للاتصالات الخلوية التي يجب أن تركز عليها الأبحاث المستقبلية.

تسلط نتائجهم الضوء على الدور المتزايد الأهمية للتكنولوجيا في أبحاث الجزيئات الحيوية اليوم. أنشأ المؤلفون أطلسًا مكانيًا لنخاع العظم يضم حوالي 800000 خلية باستخدام تقنية جديدة متطورة تسمى CODEX جنبًا إلى جنب مع التعلم الآلي. هذا النهج، إلى جانب الشرح اليدوي الدقيق لآلاف الخلايا والهياكل، سمح لهم بتحديد أن نخاع العظم السليم لديه تنظيم مكاني واضح للغاية، وأن الخلايا الدهنية ترتبط بشكل أوثق بالخلايا المكونة للدم مما كان يعتقد سابقًا.

وقال تان: "لقد بدأنا للتو في إدراك ما هو ممكن". "يمكن للأبحاث المستقبلية أن تعتمد على عملنا من خلال تسريع أبحاث نخاع العظام على أمل أن تؤدي هذه المسارات الرقمية يومًا ما إلى اختراقات طبية في علاج سرطان الدم الحاد وأمراض نخاع العظام الأخرى."

يوافق الدكتور لينغ تشينغ، أحد كبار مؤلفي هذه الدراسة وأستاذ جراحة العظام في كلية الطب في بيرلمان، على هذه الدراسة ويعتقد أنها ستحقق نتائج طويلة المدى.

وقال تشينغ: "عند تطبيقها على عينات من مرضى سرطان الدم، تكتشف هذه التقنيات توسع الخلايا الوسيطة، وهو نوع من الخلايا النادرة غير الدموية، في موقع الخلايا السرطانية في نخاع العظام". "يشير هذا إلى اتجاه جديد محتمل لعلاج الأمراض في المستقبل."