Костный мозг, который является губчатой ​​и вязкой тканью, которая заполняет кость, является местом образования кровяных клеток или кроветворения. Если костный мозг не работает должным образом, это может привести ко многим заболеваниям крови, включая лейкемию, серповидноклеточную анемию и лимфому, среди прочих.

В костном мозге стволовые клетки регулируют выработку крови и клеток иммунной системы. В прошлом врачи изучали стволовые клетки обычными методами. Теперь группа исследователей из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL), Гейдельбергского института технологий стволовых клеток и экспериментальной медицины (HI-STEM) и Немецкого центра исследования рака (DKFZ) разработала новый способ изучения трех структура костного мозга на одноклеточном уровне.

Окружающая среда костного мозга

С помощью нового метода исследователи смогли идентифицировать ранее неизвестные типы клеток, которые создают среду, способствующую выработке крови из стволовых клеток. Новое исследование, которое было опубликовано в Nature Cell Biology, проливает свет на то, насколько сложен костный мозг, включая новую научную основу для изучения заболеваний крови, таких как лейкемия.

В исследовании группа сосредоточилась на мышином костном мозге, который содержит стволовые клетки, имеющие ключевое значение для долгосрочного производства клеток крови. В течение многих лет ученые были заинтересованы в изучении влияния стволовых клеток на поддержание производства крови. Они считают, что изменение среды костного мозга может помочь в разработке новых методов лечения лейкемии и возможного излечения.

«До сих пор было очень мало известно о том, как различные клетки организованы в костном мозге и как они взаимодействуют для поддержания стволовых клеток крови. Наш подход раскрывает клеточную композицию, трехмерную организацию и межклеточную связь в костном мозге, ткани, которую до сих пор было трудно изучать с помощью традиционных методов », – объясняет Джуд Аль-Сабах, аспирант в аспирантуре. Haas Group в HI-STEM и DKFZ, ”Кьяра Бачин, аспирант в Steinmetz Group в EMBL.

Использование новых вычислительных методов

Чтобы лучше понять клетки костного мозга, команда использовала новые вычислительные методы, чтобы определить, как клетки локализованы и как они влияют на стволовые клетки, комбинируя одноклеточную и пространственную транскриптомику. Затем они изучили содержание РНК в клетках костного мозга, выявив около 32 различных типов клеток. К ним относятся те, которые ранее были неизвестны и очень редки, названы как редкие нишевые клетки.

Исследователи полагают, что редкие клетки ответственны за создание уникального окружения и окружающей среды в костном мозге, которые необходимы для производства стволовых клеток, новых клеток крови и иммунных клеток. Они также определили состав этих клеток в костном мозге в трехмерном и в то же время, проецируют клеточные взаимодействия и коммуникации.

Лаборатории по всему миру могут получить доступ к набору данных исследования, чтобы помочь в изучении этих клеток и, возможно, при разработке новых методов лечения заболеваний крови. Фактически, данные доступны через веб-приложение.

С помощью нового вычислительного метода ученые теперь могут изучать костный мозг и его внутреннюю среду. Будущие исследования могут сделать это основой для новых результатов, особенно тех, которые могут проложить путь для новых методов лечения опасных для жизни заболеваний крови, таких как лейкемия.

Как образуются лейкемии

У крови есть три типа клеток: эритроциты, которые переносят кислород к частям тела, лейкоциты, которые борются с инфекциями, и тромбоциты, которые помогают в свертывании крови. Костный мозг является местом производства клеток крови, и каждый день он производит миллиарды новых клеток крови.

Лейкемия – это вид рака, который поражает клетки крови, как эритроциты, так и лейкоциты. Он развивается, когда ДНК развивающихся клеток крови страдает от повреждений. В результате клетки крови растут и неконтролируемо делятся. При лейкемии организм производит больше белых клеток, чем нужно, но они не работают эффективно. Поскольку в крови так много клеток, чьи-то органы не работают эффективно.

Со временем не будет достаточно красных кровяных клеток для снабжения клеток кислородом, не будет достаточно тромбоцитов для свертывания крови и не будет достаточно белых кровяных клеток для поддержки иммунной системы.