Međunarodni konzorcijum istraživača predvođen Univerzitetskom zdravstvenom mrežom (UHN) u Torontu i Univerzitetom u Cirihu izgradili su prvi molekularni atlas vaskulature ljudskog mozga u rezoluciji jedne ćelije, koji se proteže od ranog razvoja do odraslog doba i kroz stadijume bolesti kao što su tumori mozga i vaskularne malformacije mozga.
Međunarodni konzorcijum uključuje istraživačke timove iz UHN-ovog Instituta za mozak Krembil, Instituta za oči Donalda K. Džonsona, Instituta za istraživanje opšte bolnice u Torontu i Centra za rak princeze Margaret, Donnelli centra Univerziteta u Torontu, Istraživačkog instituta Lunenfeld-Tanenbaum bolnice Mount Sinai, Univerziteta u Cirihu, Univerzitetska bolnica u Cirihu, ETH Cirih, Univerzitet u Ženevi, Univerzitetska bolnica Ženeva, kao i saradnici u Veill Cornell Medicine i Memorial Sloan Kettering Cancer Center, u Njujorku.
U ovoj studiji, istraživači su izolovali krvne sudove iz ljudskog mozga u ranom razvoju, mozga odraslih, tumora mozga i vaskularnih malformacija mozga. Otkrili su da se endotelne ćelije, koje oblažu krvne sudove i regulišu interakcije između krvotoka i okolnih tkiva, ponašaju različito u različitim fazama razvoja mozga i mogu imati važniju ulogu nego što se ranije shvatalo unutar neurovaskularnih signalnih mreža mozga.
Ovo istraživanje je objavljeno danas u časopisu Priroda.
„Vaskulatura mozga, odnosno ćelije krvnih sudova, geni i putevi, važni su za pravilno funkcionisanje zdravog mozga u ranom razvoju i mozga odraslih, kao i za niz bolesti mozga, kao što su tumori mozga, moždani udar i vaskularne malformacije mozga. “, kaže dr Thomas Valchli, dopisni autor studije i naučni saradnik na UHN-ovom institutu za mozak Krembil, konsultant neurohirurg na Univerzitetskom koledžu u Londonu (UCL) Victor Horslei Department of Neurosurgeri, i vanredni profesor/glavni saradnik kliničkog istraživanja na UCL Institutu za rak.
„Razumevanjem kako ovi putevi rastu i ponašaju se tokom ranog razvoja mozga, kako su utišani u zdravom mozgu odraslih i kako se reaktiviraju u bolesti, to će pružiti bolji uvid u normalno funkcionisanje vaskulature ljudskog mozga i otvoriti vrata za buduće terapijske opcije“, kaže Valchli.
„UHN-ov Institut za mozak Krembil je neurohirurški centar velikog obima, koji je pružio neuporediv pristup klinički raznolikoj populaciji pacijenata. Bili smo u mogućnosti da izvršimo jednoćelijsko sekvenciranje RNK više od 600.000 izolovanih endotelnih, perivaskularnih i drugih ćelija iz tkiva iz 117 uzorci, u rezoluciji bez presedana, dajući nam izvanredan pogled na unutrašnje funkcionisanje moždane vaskulature“, kaže dr Ivan Radovanović, neurohirurg osoblja i viši naučnik na UHN-ovom institutu za mozak Krembil, vanredni profesor na Medicinskom fakultetu Temerti Univerziteta u Torontu, i koautor rada.
„Ovo obezbeđuje veoma veliki skup podataka koji će biti važan resurs za istraživače širom sveta. Otkrivanjem ključnih razlika između zdrave i bolesne moždane vaskulature, naš rad može pomoći u identifikaciji ranjivosti abnormalnih moždanih sudova koji se mogu koristiti za lečenje oba tumora mozga i vaskularne malformacije mozga.“
Istraživači su otkrili da vaskulatura u zdravom mozgu odrasle osobe prestaje da raste skoro u potpunosti tokom vremena, ali tumor na mozgu ili vaskularna malformacija mozga mogu reaktivirati rast krvnih sudova u moždanom tkivu, slično rastu krvnih sudova u mozgu u ranom razvoju. Ovaj nalaz nikada ranije nije opisan.
Istraživački tim je takođe po prvi put pokazao kako se vaskulatura ljudskog mozga razlikuje od vaskulature organa izvan mozga, kako tokom ranog razvoja mozga, tako i u odraslom dobu – a kada se pojavi bolest, vaskulatura mozga postaje više kao periferni organ.
Kod bolesti, tipične karakteristike vaskulature ljudskog mozga su delimično izmenjene. Jedan primer su endotelne ćelije krvno-moždane barijere, koje deluju kao moždani „filter“ i čuvar kapije za supstance, toksine i lekove. Endotelne ćelije takođe mogu uticati na interakcije sa imunološkim sistemom tela. Kada dođe do bolesti, ove ćelije pomažu u regulaciji imunoloških svojstava, što znači da endotelne ćelije mogu evoluirati u „ćelije koje predstavljaju antigen“, pokrećući imuni odgovor.
„Biće potrebno mnogo godina, ali ako možemo da identifikujemo šta se dešava u mozgu u ranom razvoju i kako te mreže krvnih sudova rastu tokom vremena, kako se razvijaju u arterije, kapilare i vene i stupaju u interakciju sa imunološkim sistemom, možemo bolje razumeti obrasce rasta tumorske vaskulature“, kaže dr Valhli.
„I mozak u ranom razvoju, i tumori mozga i vaskularne malformacije mozga karakterišu rast krvnih sudova i imunosupresiju što omogućava neometani rast tkiva. Ako možemo da prigušimo ili inhibiramo rast krvnih sudova i u isto vreme ojačamo imuni sistem, koja ima potencijalnu primenu u terapiji.“
Nada je da ako kliničari jednog dana budu mogli kombinovati ove terapije koje ciljaju na vaskulaturu sa imunoterapijama, možda će moći da inhibiraju vaskularni rast i produže opstanak pacijenata.
„Ako možemo da otkrijemo specifične karakteristike u moždanoj vaskulaturi koje dele mozgovi u ranom razvoju i tumori mozga (ali nisu prisutni u zdravom normalnom mozgu), mogli bismo pratiti vaskulaturu mozga za obrasce rasta i biti u mogućnosti da otkrijemo i lečimo bolesti u ranijoj fazi, poboljšavajući ishode pacijenata“, kaže dr Valchli.
Ovo istraživanje ima za cilj da nadograđuje zamah u oblasti vaskularne biologije mozga u poslednjih nekoliko godina.
„Naš rad će koristiti naučnicima iz različitih disciplina, od razvojnih, vaskularnih, računarskih i tumorskih biologa do neuronaučnika, imunologa i genetičara sa jednom ćelijom“, dodaje dr Velčli. „Mogućnosti su beskonačne.“
