Um atlas biomolecular da medula óssea fornece uma visão única do processo de hematopoiese

Pesquisadores do Hospital Infantil da Filadélfia (CHOP) e da Escola de Medicina Perelman da Universidade da Pensilvânia criaram um novo e poderoso atlas da medula óssea que fornecerá ao público um passaporte visual inédito para o espectro da hematopoiese em pacientes saudáveis e doentes. Os resultados foram publicados na revista Cell.

“Pela primeira vez, teremos uma estrutura abrangente para visualizar a expressão gênica completa e a organização espacial das células da medula óssea ”, disse o autor sênior do estudo, Kai Tan, PhD, professor do Departamento de Pediatria e pesquisador do Centro de Pesquisa do Câncer Infantil do CHOP. “Embora nosso artigo seja fundamental, prevemos que o atlas será usado para desenvolver novos testes diagnósticos, identificar novos alvos para a terapia CAR-T e outras abordagens terapêuticas, e descobrir biomarcadores espaciais da doença.”

Embora a iniciativa tenha sido liderada pelo CHOP e pela Penn, a pesquisa também faz parte de um projeto maior chamado Programa Atlas BioMolecular Humano (HuBMAP). O consórcio HuBMAP é composto por 42 grupos de pesquisa diferentes de universidades em 14 estados e quatro países. Os pesquisadores estão colaborando para criar a próxima geração de tecnologias de análise molecular e ferramentas computacionais que criarão mapas e atlas básicos de tecidos das funções e relações entre as células do corpo humano.

“Uma pesquisa dessa magnitude só é possível por meio de um esforço de equipe monumental”, disse Showik Bandyopadhyay, PhD, principal autor do estudo e médico-cientista em treinamento no laboratório de Tan. “Por meio de colaborações entre diversas instituições e consórcios de pesquisa, conseguimos obter insights fundamentais sobre os blocos de construção microscópicos do corpo humano.”

Cientistas há muito tempo teorizam que, embora a maior parte da medula óssea seja composta por células sanguíneas, uma pequena porcentagem de células não sanguíneas pode desempenhar um papel importante em doenças da medula óssea na infância e na idade adulta, como leucemia, distúrbios mieloproliferativos ou síndromes de insuficiência da medula óssea. No entanto, até este estudo, tais estudos eram dificultados por desafios técnicos associados à raridade e fragilidade dessas células.

Este artigo é o primeiro a superar essas limitações e traçar um perfil abrangente da medula óssea humana adulta usando sequenciamento de RNA de célula única. Essa técnica permite a captura de perfis genéticos completos de dezenas de milhares de células individuais, revelando a composição completa dos tipos celulares que compõem um órgão.

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

No estudo, os cientistas se concentraram na medula óssea, que regula processos importantes no desenvolvimento das células sanguíneas e na imunidade. Eles identificaram pelo menos nove subtipos de células não hematopoiéticas, incluindo células estromais, células ósseas e células endoteliais (do sangue), das quais pelo menos três não haviam sido descritas anteriormente, que produziam importantes fatores de suporte. Os pesquisadores criaram uma enciclopédia dessas raras células não sanguíneas que produzem fatores considerados importantes para a hematopoiese humana, o que ajudará a entender melhor qual comunicação celular deve ser o foco em estudos futuros.

Seus resultados destacam o papel cada vez mais importante da tecnologia na pesquisa biomolecular atual. Os autores criaram um atlas espacial da medula óssea, incluindo cerca de 800.000 células, utilizando uma nova técnica sofisticada chamada CODEX, combinada com aprendizado de máquina. Essa abordagem, juntamente com a cuidadosa anotação manual de milhares de células e estruturas, permitiu-lhes determinar que a medula óssea saudável tem uma organização espacial bastante distinta e que as células de gordura estão mais intimamente relacionadas às células hematopoiéticas do que se pensava anteriormente.

“Estamos apenas começando a entender o que é possível”, disse Tan. “Estudos futuros podem se basear em nosso trabalho, acelerando a pesquisa da medula óssea, com a esperança de que um dia esses caminhos digitais levem a avanços médicos no tratamento da leucemia aguda e de outras doenças da medula óssea.”

Ling Qing, PhD, outro autor sênior do estudo e professor de cirurgia ortopédica na Escola de Medicina Perelman, concorda e acredita que o estudo produzirá resultados a longo prazo.

"Quando aplicadas a amostras de pacientes com leucemia, essas técnicas revelam uma expansão de células mesenquimais, um tipo raro de célula não sanguínea, no local das células cancerígenas na medula óssea", disse Qing. "Isso aponta para uma possível nova direção para o tratamento futuro da doença."