Tim u Veil Cornell Medicine je mapirao lokaciju i prostorne karakteristike ćelija koje formiraju krv unutar ljudske koštane srži. Njihovi nalazi potvrđuju hipoteze o anatomiji ovog tkiva i pružaju moćno novo sredstvo za proučavanje bolesti, u rasponu od nekanceroznih stanja, kao što je anemija srpastih ćelija, do malignih stanja, kao što je akutna leukemija, koja utiču na koštanu srž.
Za istraživanje opisano u časopisu Krv (eng. Blood), istraživači su preuzeli deidentifikovane arhivske uzorke koštane srži od 29 pacijenata u medicinskom centru Njujork-Presbiterijan/Veli Cornel, generišući ogromnu količinu podataka o prostornim odnosima između njihovog sadržaja.
Pravljenje slika koštane srži je istorijski bilo teško, kaže stariji autor dr Sanjai Patel, direktor Laboratorije za multiparametrijsko snimanje in situ (MISI) na Odeljenju za patologiju i laboratorijsku medicinu i docent za patologiju i laboratorijsku medicinu na Veil Cornel. On i njegove kolege su prevazišli ove izazove tako što su osmislili metod za vizuelizaciju celih delova tkiva, a zatim ih analizirajući pomoću veštačke inteligencije (AI).
„Uspeli smo da primenimo naš pristup na arhivske uzorke na način koji ranije nije bio moguć“, rekao je dr Patel, koji je takođe hematopatolog u Njujork-Presbiterijan/Veli Corneli član Sandra i Edvard. Meier centar za rak u Veill Cornell Medicine. On je napomenuo da su uspeli da identifikuju i utvrde položaje ukupno oko 1,5 miliona ćelija.
Naše krvne ćelije započinju u koštanoj srži, gde matične ćelije proizvode progenitore koji zauzvrat stvaraju crvena i bela krvna zrnca, kao i fragmente za zaptivanje rana poznatih kao trombociti. Greške u ovim procesima mogu dovesti do stečenih bolesti uključujući karcinome, kao što su leukemija, limfom i multipli mijelom, kao i one, kao što je anemija srpastih ćelija, prisutne od rođenja.
Proučavanje rađanja krvnih zrnaca u njihovom prirodnom okruženju u ljudskim tkivima, međutim, pokazalo se izazovnim. Štaviše, kada se sakupe uzorci koštane srži, tehnika čuvanja može razgraditi neke nukleinske kiseline i proteine unutar ćelija koje sadrže. I, da bi izbegli pristrasnost, istraživači moraju da snime slike čitavog dela tkiva, generišući zastrašujuću količinu podataka.
Tim dr Patela došao je do niza rešenja. Počeli su prikupljanjem uzoraka iz arhive tkiva u okviru Odeljenja za patologiju i laboratorijsku medicinu Veill Cornell Medicine. Ovi komadi tkiva dugi jedan do dva centimetra potiču od pacijenata koji su primili biopsiju, ali za koje se pokazalo da nisu oboleli.
Istraživači u laboratoriji MISI testirali su različite imune proteine poznate kao antitela, birajući iz kataloga temeljno proverenih markera koji se koriste u rutinskoj kliničkoj dijagnostici, da vide koji najefikasnije označavaju sadržaj koštane srži kako bi ih učinili vidljivim svojom fluorescencijom. instrumentacija za snimanje.
Njihovi saradnici u BostonGene Corporation, kompaniji za medicinsku bioinformatiku, zatim su koristili AI da analiziraju rezultujuće slike, birajući pojedinačne ćelije, kao što su matične ćelije i megakariociti koji proizvode trombocite, kao i kosti, masnoće i krvne sudove. Prema dr Patelu, ova tehnologija je omogućila timu da ubaci u sofisticiranu analizu količinu informacija kojom se inače ne može upravljati.
Prethodne studije su sugerisale da, tokom normalnog razvoja krvnih ćelija, matične i progenitorne ćelije naseljavaju određene lokacije, u blizini kostiju i krvnih sudova, gde okolne ćelije stvaraju okruženje kritično za njihovu normalnu funkciju. U skorije vreme, neka istraživanja su pokazala da se ove ćelije takođe okupljaju oko megakariocita, velikih ćelija koje stvaraju trombocite.
Analiza tima potvrdila je ove obrasce, uključujući i megakariocite, u ljudskim uzorcima. Međutim, kada su uzeli u obzir starost pacijenata, otkrili su da ćelije više nisu tako blisko povezane sa megakariocitima, koji su takođe imali tendenciju da budu manji kod starijih pacijenata.
Dok ovi nalazi doprinose naučničkom razumevanju normalne koštane srži, dr Patel vidi najveći potencijal nove metode u istraživanju bolesti, posebno tokom njihove evolucije. Za nekoliko stanja, kao što je akutna mijeloična leukemija, istraživači već imaju dokaze da prostorni raspored matičnih i progenitornih ćelija može biti poremećen. Ova nova metoda mogla bi da otvori vrata studijama koje posebno istražuju takve promene—i onima koji testiraju nove tretmane i procenjuju postojeće, kaže dr Patel.
„Nadam se da će naš rad otključati maštu ljudi koji proučavaju bolesti povezane sa koštanom srži“, rekao je on.
