"Клеточный атлас" сосудистой сети мозга показал связь между инсультом и деменцией с новыми иммунными клетками

В работе, которая позволит улучшить изучение таких заболеваний, как инсульт и деменция, исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско составили каталог всех клеток, формирующих кровеносные сосуды человеческого мозга, а также указали их местоположение и гены, транскрибируемые в каждой из них.

Атлас характеризует более 40 ранее неизвестных типов клеток, включая популяцию иммунных клеток, взаимодействие которых с клетками сосудов мозга способствует кровотечению при геморрагическом инсульте. Эта разрушительная форма инсульта составляет от 10 до 15 процентов всех инсультов в США, в основном среди молодых людей. Примерно половина геморрагических инсультов приводит к летальному исходу. Полученные результаты послужат основой для новых исследований сосудистой системы мозга в глобальном масштабе, говорят ученые.

Команда под руководством Адиба Абла, доктора медицины, доцента неврологической хирургии, и Дэниела Лима, доктора медицины, доктора философии, профессора неврологической хирургии, сотрудников Института неврологии имени Вейля UCSF, а также Томаша Новаковского, доктора философии, проанализировала клетки в артериовенозных мальформациях, или АВМ - клубках плохо сформированных артерий в мозге, которые часто являются источником геморрагического инсульта. 

Они сравнили АВМ с образцами нормальной сосудистой системы мозга пяти добровольцев, которым уже была проведена операция на мозге по поводу эпилепсии. UCSF, занимающий первое место в области нейрохирургии по версии U.S. News, является ведущим национальным центром по хирургии и лечению АВМ головного мозга.

Некоторые из 44 образцов тканей АВМ, полученных в ходе деликатных операций, проведенных Аблой, заведующим отделением неврологической хирургии, были извлечены из мозга пациента еще неповрежденными, а другие образцы были извлечены только после того, как они начали кровоточить. Три вида тканей - нормальная, неповрежденная АВМ и АВМ с кровотечением - позволили исследователям получить более полное представление о различиях между тем, как клетки функционируют в норме и при различных состояниях заболевания.

В сотрудничестве с Центром цереброваскулярных исследований группа использовала секвенирование мРНК одной клетки на более чем 180 000 клеток, чтобы определить, какие гены экспрессируются в различных образцах, и сопоставить экспрессию генов с местоположением клетки. Чанг Ким, аспирант кафедры биоинформатики UCSF и один из ведущих авторов исследования, затем разработал компьютерный анализ, который сравнил экспрессию генов в нормальных и больных клетках.

Результаты исследования выявили не только множество новых типов клеток, но и популяцию иммунных клеток, которые, как оказалось, взаимодействуют с гладкомышечными клетками в пораженных артериях и ослабляют их, что приводит к инсульту. Ученые подозревали, что иммунная система активизируется при таких пороках развития, как АВМ. Но Новаковски сказал: "Без этого исследования мы не смогли бы точно определить эту специфическую популяцию клеток в крови, которые могут быть ключевыми факторами развития болезни".

Выявление этих специфических иммунных клеток полностью меняет представление исследователей о лечении такого рода сосудистых заболеваний, добавил он. Если эти клетки циркулируют в крови, то, возможно, удастся снизить риск инсульта, модулируя иммунную систему.

Новаковски называет эти атласы "периодической таблицей типов клеток". Подобно тому, как химическая периодическая таблица организует элементы в структуру, позволяющую химикам устанавливать взаимосвязи между ними на основе их местоположения в таблице, атласы клеток человека показывают расположение клеток в организме и возникающие между ними взаимодействия.

Хотя в мире ведется большая работа по созданию таких атласов для различных органов и тканей, многие из них отображают только географическое расположение клеток. Сравнение нормальных и аномальных клеток в данном исследовании выводит его на более высокий уровень, обеспечивая чрезвычайно точное руководство для разработки лекарств.