Atlas biomolecular da medula óssea fornece insights exclusivos sobre a hematopoiese

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

“Pela primeira vez, teremos uma estrutura abrangente para visualizar a expressão genética completa e a organização espacial das células da medula óssea”, disse o autor sênior do estudo, Kai Tang, Ph.D., professor do departamento. Em pediatria e pesquisadora 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 de doenças.”

Embora a iniciativa tenha sido liderada por CHOP e Penn, a pesquisa também faz parte do Programa Atlas BioMolecular Humano (HuBMAP). O consórcio HuBMAP consiste em 42 grupos de pesquisa diferentes de universidades de 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 básicos de tecidos e um atlas das funções e relações entre as células do corpo humano.

“Uma pesquisa desta magnitude só é possível através de um tremendo esforço de equipe”, disse Showik Bandyopadhyay, Ph.D., autor principal do estudo e médico cientista treinado no laboratório de Tan. “Através da colaboração de múltiplas instituições e consórcios científicos, conseguimos obter informações fundamentais sobre os componentes microscópicos do corpo humano.”

Os cientistas há muito teorizam que, embora a maior parte da medula óssea seja composta por células sanguíneas, uma pequena percentagem de células não sanguíneas pode desempenhar um papel importante nas doenças da medula óssea na infância e na idade adulta, como leucemia, doenças mieloproliferativas ou doenças da medula óssea. Síndromes de falha. No entanto, antes deste estudo, tal investigação tinha sido difícil devido a problemas técnicos associados à raridade e fragilidade destas células.

Este artigo é o primeiro a superar essas limitações e traçar um perfil abrangente da medula óssea humana adulta usando sequenciamento de RNA unicelular. Esta técnica pode capturar perfis genéticos completos de dezenas de milhares de células individuais, revelando a composição completa dos tipos de células que constituem um órgão.

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

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

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

"Estamos apenas começando a perceber o que é possível", disse Tan. “A investigação futura pode basear-se no nosso trabalho, acelerando a investigação da medula óssea, na esperança de que estes caminhos digitais levem um dia a avanços médicos no tratamento da leucemia aguda e de outras doenças da medula óssea.”

Ling Qing, Ph.D., outro autor sênior deste estudo e professor de cirurgia ortopédica na Escola de Medicina Perelman, concorda e acredita que este estudo terá resultados de longo prazo.

“Quando aplicadas a amostras de pacientes com leucemia, essas técnicas detectam a 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."