Atlas espacial de células pulmonares oferece informações sobre doenças e função imunológica
O atlas multiômico espacial do pulmão humano permite a identificação de tipos de células e sua localização. uma, O design experimental do atlas pulmonar espacial multi-ômico incluiu amostras frescas e congeladas de cinco locais para scRNA-seq (sete doadores), sc VDJ-seq (quatro doadores), snRNA-seq (sete doadores) e Visium ST (sete doadores). Cinco doadores (D) das amostras congeladas foram reunidos em cinco reações, cada uma contendo locais diferentes (Loc) dos doadores. b, UMAP de todos os scRNA-seq/snRNA-seq de 193.108 células/núcleos no total de dez doadores. As células de todos os principais subconjuntos foram capturadas. c, o mapeamento de cell2location no Visium ST de uma seção de brônquios mostra a correspondência de tipos de células com estruturas esperadas. Coloração de H&E e abundância de células estimadas por localização de célula2 (escore de densidade) para epitélio basal ciliado, AT1, AT2 e tipos de células de condrócitos com imagem histológica ao fundo. As linhas pontilhadas circundam o epitélio (rosa), parênquima (verde) e cartilagem (marrom). d, Os grupos de tipos de células são enriquecidos em ambientes de tecido microanatômico esperados no Visium ST em seções de cinco doadores. Os carregamentos de tipo de célula são representados por tamanho de ponto e cor para tipos de célula anotados em b através dos microambientes anotados manualmente nos dados do Visium. e, A captura do tipo de célula é afetada pelo protocolo e localização. Análise de proporção de tipo de célula com alterações de dobra e pontuação LTSR para todos os grupos de tipo de célula em relação ao material, protocolo e localização. As caixas tracejadas destacam as maiores mudanças. AT1, tipo alveolar 1; AT2, tipo alveolar 2; LE, endotélio linfático; VE, endotélio vascular. Crédito: Genética da Natureza (2022). DOI: 10.1038/s41588-022-01243-4
O mais abrangente atlas de células pulmonares até hoje, do Wellcome Sanger Institute e colaboradores, revelou 11 novos tipos de células pulmonares e oferece informações detalhadas sobre um processo imunológico envolvido no combate a infecções pulmonares.
Publicado hoje em Genética da Naturezaeste recurso disponível gratuitamente destaca várias células imunes, células de barreira e seus ambientes no pulmão que estão implicados em doenças respiratórias e infecções.
Este novo atlas de células pulmonares, que faz parte da mais ampla Iniciativa Internacional de Atlas de Células Humanas, combinou sequenciamento de célula única com transcriptômica espacial para fornecer uma imagem mais completa de como as células interagem e se comunicam umas com as outras.
Embora os estudos de células únicas tenham avançado na compreensão da função pulmonar, os pulmões são compostos de estruturas e ambientes complexos que não podem ser investigados apenas pelo sequenciamento de células únicas. Por exemplo, há muitas perguntas sem resposta sobre como as células são organizadas e como tipos específicos de células, especialmente tipos de células raras, contribuem para Doença pulmonar.
As doenças pulmonares crônicas, como a doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) e a doença pulmonar intersticial, são as principais causas de morte em todo o mundo. Compreender a comunicação entre as células dentro de seu ambiente local em pulmões saudáveis pode ajudar a determinar o que é interrompido na doença e dar pistas sobre como prevenir ou tratar isso.
Neste estudo, pesquisadores do Wellcome Sanger Institute e colaboradores traçaram o perfil genético de quase 200.000 células de tecido pulmonar de 13 doadores, descobrindo 11 novos tipos de células e mostrando a localização exata de 80 tipos de células no total.
Desses novos tipos de células, os fibroblastos peribrônquicos foram considerados implicados na DPOC e na fibrose pulmonar idiopática. Embora mais pesquisas sejam necessárias para investigar como essas células estão envolvidas, essa descoberta demonstra o potencial de usar esse atlas pulmonar para descobrir novos vínculos entre as vias celulares e as doenças.
Dr. Elo Madissoon, primeiro autor conjunto e bolsista de pós-doutorado no Wellcome Sanger Institute e no EMBL’s European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI), disse: “Ao sermos capazes de analisar vários locais do mesmo pulmão, conseguimos informações sobre uma variedade de células em um único estudo, muitas das quais não foram mapeadas anteriormente. Além disso, a ligação que encontramos entre fibroblastos peribrônquicos e condições pulmonares crônicas mostra como este atlas vai além dos dados de referência e pode oferecer novos insights sobre doenças.”
Além disso, os pesquisadores foram capazes de definir um microambiente pulmonar que eles chamam de nicho imunológico associado à glândula (GAIN). O GAIN existe para ajudar a combater infecções respiratórias e, finalmente, promove a produção de anticorpos IgA. Esta é a primeira vez que a pesquisa conseguiu mapear esse processo complexo em detalhes.
As respostas de IgA são importantes para proteção eficiente contra infecções respiratórias e são prejudicadas em doenças pulmonares, como DPOC e fibrose cística. Pesquisas adicionais que investiguem a função GAIN podem ajudar a desenvolver terapias para aliviar os sintomas da doença, melhorar a resistência à infecção ou criar maneiras de aumentar as respostas às vacinas.
A Dra. Amanda Oliver, primeira autora conjunta e pesquisadora de pós-doutorado no Wellcome Sanger Institute, disse: “Nosso estudo fornece informações exclusivas sobre como as células se comunicam no pulmão humano e nas vias aéreas. Ao integrar uma única célula e dados espaciais, fomos capazes de estudar como epitelial, endotelial e células imunes interagem para formar um nicho imunológico – o GAIN – que provavelmente é importante para a proteção contra infecções respiratórias. Nossos dados de célula única nos permitem perfurar os circuitos de sinalização que permitem que esse nicho imunológico funcione e pode ser crucial no desenvolvimento de novas maneiras de tratar doenças no futuro”.
A Dra. Kerstin Meyer, autora sênior conjunta e principal cientista da equipe do Wellcome Sanger Institute, disse: “Nosso atlas pulmonar abrangente, disponível gratuitamente, não apenas traça o perfil genético de 80 tipos de células, incluindo 11 novos, mas começa a descrever como elas se comunicam umas com as outras . Nossa pesquisa baseia-se na célula única era e incluindo dados espaciais, começamos a ver como as células pulmonares interagem em seus microambientes específicos. Compreender como as células pulmonares interagem umas com as outras em um pulmão saudável é crucial se quisermos identificar onde algo deu errado para causar a doença. Nosso atlas é um recurso valioso para o comunidade científica e estamos ansiosos por estudos maiores que continuarão a juntar as peças do quebra-cabeça completo de como o pulmão funciona em um nível celular”.
A Dra. Sarah Teichmann, autora sênior conjunta, chefe de genética celular do Wellcome Sanger Institute e co-fundadora do Human Cell Atlas, disse: “Uma compreensão detalhada das células por meio do Human Cell Atlas ajudará a explicar muitos aspectos da saúde humana e doença. Nosso atlas de células pulmonares fornece uma visão mais aprofundada sobre o funcionamento de um órgão vital e é uma contribuição importante para o Atlas de Células Humanas completo. Além disso, nosso trabalho pode ajudar a identificar quais caminhos ou células no pulmão podem ser direcionado para ajudar a melhorar a imunidade em indivíduos com função pulmonar prejudicada. Gostaríamos de agradecer aos doadores de órgãos, bem como suas famílias e entes queridos por tornar esta pesquisa possível.”
Madissoon, E. et al, Um atlas espacialmente resolvido do pulmão humano caracteriza um nicho imunológico associado à glândula, Genética da Natureza (2022). DOI: 10.1038/s41588-022-01243-4. www.nature.com/articles/s41588-022-01243-4
Fornecido por
Wellcome Trust Sanger Institute
Citação: O atlas espacial de células pulmonares oferece informações sobre doenças e função imunológica (2022, 21 de dezembro) recuperado em 21 de dezembro de 2022 em https://medicalxpress.com/news/2022-12-spatial-lung-cell-atlas-insights.html
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