В работе, которая расширит изучение таких заболеваний, как инсульт и деменция, исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско каталогизировали все клетки, образующие кровеносные сосуды человеческого мозга, а также их расположение и гены, транскрибированные в каждой из них.
Атлас характеризует более 40 ранее неизвестных типов клеток, в том числе популяцию иммунных клеток, связь которых с сосудистыми клетками головного мозга способствует кровотечению при геморрагическом инсульте. На эту разрушительную форму инсульта приходится от 10 до 15 процентов всех инсультов в США, в основном среди молодых людей. Около половины геморрагических инсультов заканчиваются летальным исходом.
По словам ученых, полученные результаты послужат основой для новых исследований сосудов головного мозга во всем мире.
«Это исследование дает нам карту и список целей для начала разработки новых методов лечения, которые могут изменить то, как мы лечим многие цереброваскулярные заболевания», — сказал Итан Винклер, доктор медицинских наук, нейрохирург и научный сотрудник Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Weill Institute for Neurosciences и один из ведущих авторов исследования, опубликованного в выпуске журнала Science от 27 января .
Клубки в сосудах головного мозга
Команда, возглавляемая Адибом Абла, доктором медицины, адъюнкт-профессором неврологической хирургии, и Даниэлем Лимом, доктором медицины, доктором философии, профессором неврологической хирургии, оба являются членами Института неврологии UCSF Weill, вместе с Томашем Новаковски, доктором философии. проанализировали клетки в артериовенозных мальформациях, или АВМ, сплетениях плохо сформированных артерий в головном мозге, которые часто являются источником геморрагического инсульта. Они сравнили АВМ с образцами нормальной сосудистой сети головного мозга пяти добровольцев, которые уже перенесли операцию на головном мозге по поводу эпилепсии. UCSF, занимающий первое место в нейрохирургии по версии US News, является ведущим национальным центром хирургии и лечения АВМ головного мозга.
Некоторые из 44 образцов ткани АВМ, полученные во время деликатных операций, проведенных Аблой, заведующим отделением неврологической хирургии, были удалены из мозга пациента в неповрежденном состоянии, а другие образцы были удалены только после того, как они начали кровоточить. Три разновидности ткани — нормальные интактные АВМ и АВМ с кровотечением — позволили исследователям получить более полную картину различий между тем, как клетки функционируют в норме и при различных состояниях болезни.
В сотрудничестве с Цереброваскулярным исследовательским центром команда использовала секвенирование мРНК одной клетки на более чем 180 000 клеток, чтобы определить, какие гены экспрессируются в разных образцах, и сопоставить экспрессию генов с местоположением клетки. Чанг Ким, аспирант биоинформатики Калифорнийского университета в Сан-Франциско и соавтор исследования, затем разработал компьютерный анализ, который сравнил экспрессию генов в нормальных и больных клетках.
Сюрприз для иммунных клеток
Результаты выявили не только множество новых типов клеток, но и популяцию иммунных клеток, которые взаимодействуют с гладкомышечными клетками в пораженных артериях и ослабляют их, что приводит к инсульту. Ученые подозревают, что иммунная система активируется такими пороками развития, как АВМ. Но Новаковски сказал: «Без этого исследования мы не смогли бы точно определить эту очень специфическую популяцию клеток в крови, которая может быть ключевым фактором прогрессирования заболевания».
Он добавил, что выявление этих специфических иммунных клеток полностью меняет то, как исследователи могут думать о лечении такого рода сосудистых заболеваний. Если клетки циркулируют в крови, можно снизить риск инсульта, модулируя иммунную систему.
«Это открывает огромный терапевтический потенциал», — сказал Новаковски.
Этот потенциал выходит за рамки инсульта. Карта может помочь исследовать любое сосудисто-нервное заболевание, в том числе одно из самых распространенных: деменцию.
