W miarę jak ludzie się starzeją lub chorują, ich układ odpornościowy może się wyczerpać i być mniej zdolny do zwalczania wirusów, takich jak grypa lub COVID-19. W nowym badaniu na myszach opublikowanym w Postęp naukibadacze z laboratorium komórek macierzystych USC w Rong Lu opisują, w jaki sposób specyficzna aktywność genów może potencjalnie zwiększyć produkcję komórek odpornościowych.

„Krwotwórcze komórki macierzyste, czyli HSC, wytwarzają komórki krwi i układu odpornościowego, ale nie wszystkie HSC są równie produktywne” – powiedział współautor badania, dr Rong Lu, profesor nadzwyczajny w dziedzinie biologii komórek macierzystych i medycyny regeneracyjnej, biomedycyny. inżynierii, medycyny i gerontologii na USC oraz stypendysta Towarzystwa Białaczki i Chłoniaka. „Chcieliśmy zrozumieć mechanizm, dlaczego niektóre komórki macierzyste wytwarzają więcej komórek odpornościowych, podczas gdy inne komórki macierzyste produkują ich mniej”.

Mając ten cel na uwadze, pierwszy autor dr Du Jiang i jego współpracownicy z Lu Lab w Keck School of Medicine na USC byli pionierami nowych technik zrozumienia ilościowego powiązania między produkcją komórek odpornościowych a ekspresją genów w laboratorium myszy. Naukowcy oznaczyli poszczególne komórki macierzyste genetycznymi „kodami kreskowymi”, aby śledzić wytwarzanie przez nie komórek odpornościowych. Następnie skorelowali śledzenie kodów kreskowych z pomiarami aktywności ekspresji genów. Opracowali także innowacyjne podejścia bioinformatyczne, aby scharakteryzować ich ilościowe powiązania.

Wykorzystując postęp techniczny, naukowcy zidentyfikowali prawie 40 genów – w tym geny związane z chorobami takimi jak zespół mielodysplastyczny – rodzaj nowotworu wywoływany przez nieprawidłowe komórki krwiotwórcze – które są powiązane z wytwarzaniem komórek odpornościowych.

Odkryli powiązania między aktywnością tych genów a ilością i różnorodnością wytwarzanych komórek odpornościowych. Na przykład niektóre geny są powiązane z produkcją komórek limfoidalnych, inne z komórkami mieloidalnymi, a jeszcze inne ze zdrową równowagą różnych typów komórek odpornościowych.

Kilka genów wykazywało, jak to naukowcy określili, „stały związek” z produkcją wyłącznie limfocytów. Innymi słowy, na każdym poziomie produkcji limfocytów ekspresja genów była zawsze powiązana z produkcją limfocytów.

Kilka innych genów miało „dyskretny związek” tylko z produkcją limfocytów. Oznacza to, że aktywność genu była powiązana z produkcją limfocytów w określonym zakresie poziomów produkcji limfocytów.

Najczęściej geny mają „unimodalny lub multimodalny” związek z produkcją komórek odpornościowych. W tych przypadkach, które dotyczyły zarówno komórek limfoidalnych, jak i szpikowych, aktywność genów była związana jedynie z wytwarzaniem komórek odpornościowych na jednym lub wielu specyficznych poziomach wytwarzania komórek odpornościowych.

„W tym badaniu pokazujemy, że większość genów związanych z produkcją komórek odpornościowych jest powiązana tylko z określonymi poziomami produkcji komórek odpornościowych” – powiedział Jiang, który uzyskał stopień doktora. w laboratorium Lu. „Nasze odkrycia mogą pomóc w opracowaniu strategii optymalizacji przeszczepu szpiku kostnego — na przykład poprzez selekcję komórek szpiku kostnego dawcy o aktywności genowej powiązanej z wysokim i zrównoważonym poziomem produkcji komórek odpornościowych”.

Dodatkowi autorzy to Adnan Y. Chowdhury, Anna Nogalska, Jorge Contreras, Yeachan Lee, Mary Vergel-Rodriguez i Melissa Valenzuela z Lu Lab.