תעתיק מרחבי חושף נישות רקמות בטרשת נפוצה

מחקר פורץ דרך מפרט כיצד נישות רקמות שונות ותקשורת תאים תורמים לנגעים פעילים כרוניים בטרשת נפוצה.

במחקר שפורסם לאחרונה ב מדעי המוח בטבע, חוקרים השתמשו ברצף של חומצה ריבונוקלאית גרעינית (RNA) (snRNAseq) ובתעתיק מרחבי (ST) על טרשת נפוצה תת-קורטיקלית (MS) וברקמות בקרה כדי למפות סוגי תאים, אינטראקציות ומסלולים באזורי הנגע והלא-נגע.

הם זיהו נישות מיוחדות כמו שפתי נגע דלקתיות וליבת הנגע, וחשפו אינטראקציות תאים ייחודיות, כולל אסטרוציטים יוצרי ריסים ותקשורת תאים המניעה את התקדמות הנגע בטרשת נפוצה.

רֶקַע

טרשת נפוצה היא מחלה דלקתית מובילה של מערכת העצבים המרכזית, המסומנת על ידי דה-מיילינציה, נזק אקסונלי ושינויים כרוניים ברקמות, כולל אובדן עצבי וניוון מוח. טרשת נפוצה כרונית מסובכת על ידי דלקת מתמשכת ומדורגת, במיוחד בשולי נגעים של חומר לבן תת-קורטיקלי, שלעתים קרובות מפגינים הצטברות ברזל והתקדמות המחלה.

נגעי טרשת נפוצה מתקדמים בשלבים ניתנים לזיהוי, החל מדלקת פעילה ופירוק מיאלין על ידי תאי מערכת החיסון; חלק מהנגעים עלולים לעבור remyelination, בעוד שאחרים מתקדמים לשלב פעיל כרוני עם שפה דלקתית. בשלב זה נוצרת צלקת גליה צפופה, המובילה בסופו של דבר לנגעים לא פעילים עם מינימום דלקת.

למרות שהדמיה והיסטופתולוגיה סיפקו תובנות לגבי התקדמות הנגע, מגבלות בטכניקות מולקולריות מדויקות מבחינה מרחבית מנעו מיפוי מפורט של פתולוגיה ספציפית לסוג תא בתוך אזורי נגע נפרדים ובלתי נגעים.

במחקר הנוכחי, החוקרים השתמשו ב-snRNAseq ו-ST כדי למפות סוגי תאים, תכונות מולקולריות ואינטראקציות בין תאים בתוך נגעי טרשת נפוצה תת-קליפתית.

לגבי המחקר

החוקרים ניתחו 12 דגימות של נגעי טרשת נפוצה ושבע דגימות ביקורת, תוך התמקדות בנגעים כרוניים פעילים (MS-CA) ונגעים כרוניים לא פעילים (MS-CI) בהתבסס על סמנים כמו דה-מיילינציה, דלקת וספיגת ברזל. בנק הרקמות של טרשת נפוצה בבריטניה באימפריאל קולג' בלונדון סיפק את כל דגימות הרקמה. הן ביאורים ידניים והן ביאורים חישוביים שימשו לזיהוי נישות רקמות שונות, וניתוח נתיב נעשה לזיהוי פונקציות ביולוגיות על פני אזורים.

אסטרוציטים (AS) נותחו ואומתו באמצעות מערכי נתונים השוואתיים וניתוח סמנים. תת-סוגים מופו באמצעות ST ואושרו באמצעות פלואורסצנטי של מולקולה אחת באתרו הכלאה (smFISH) ואימונופלואורסצנטי. המחקר בדק גם הבדלים מולקולריים בסוגי נגעי טרשת נפוצה. נותחו ביטוי גנים דיפרנציאלי ושפע יחסי של סוגי תאים, במיוחד אוליגודנדרוציטים (OL), AS ותאים מיאלואידים (MC). אירועי תקשורת בין תאים (CCC) הושקו על ידי זיווג של נתוני snRNA-seq ו-ST, שחשפו אינטראקציות ליגנד-קולטן ספציפי לנגע. אינטראקציות אלו אושרו עוד יותר עם smFISH, וחשפו מסלולי איתות ספציפיים לסוג תא וסוג נגע.

תוצאות ודיון

זוהו תשעה סוגי תאים עיקריים ו-79 תת-סוגים, כאשר AS הוא מוקד מרכזי. ראוי לציין, כי נתגלה תת-סוג AS "מרוהט" ייחודי, מיוצג יתר על המידה בליבות הנגע, הקשור לצלקת הגליה, ואושר על ידי סמנים הקשורים לסיליה וניתוח ביטוי גנים. תת-סוג זה ביטא את FOXJ1 (קופסת מזלג J1), גן מפתח בביוגנזה של cilia, והציג מבני cilia גדולים, מה שמרמז על תפקידו בעיצוב מחדש של הנגע.

ניתוח מרחבי גילה נישות רקמות שונות, כולל ליבת הנגע, השפה והאזורים הפריווסקולריים. שפע גבוה של AS נמצא בליבת הנגע, בעוד OL היה נפוץ יותר באזורי בקרה.

ניתוח נתיבים הצביע על שיפוץ רקמות פעיל ואיתות חיסוני בנגעי טרשת נפוצה, במיוחד בשולי הנגעים, עם מסלולים הקשורים לדלקת כגון JAK-STAT (מתמרי יאנוס קינאז/אותות ומפעילי שעתוק) ואיתות TNF (גורם נמק גידול) מועשרים. זוהתה נישה חודרת כלי דם, המאופיינת בתאי חיסון ואנדותל, המדגישה דלקת מתמשכת ברקמה הנגועה בטרשת נפוצה.

המחקר בדק גם הבדלים בין נגעי MS-CA ו-MS-CI ברמה המולקולרית והתאית. נגעי MS-CA הראו חוסר ויסות גדול יותר של הגנים ב-OL, AS ו-MC, עם מסלולים הקשורים לדלקת, שיפוץ רקמות ומתח. לעומת זאת, בנגעי MS-CI היו OLs המבטאים גנים הקשורים לוויסות שומנים ועיצוב רקמות, בעוד AS בנגעי MS-CI הראו פעילות יוצרת צלקות.

נמצא כי MCs בנגעי MS-CA קשורים לדלקת, בעוד שאלו בנגעי MS-CI היו מעורבים בתחזוקת רקמות. לאזורי נגע כמו שפת הנגע וליבת הנגע היו פרופילי ביטוי ברורים, עם דלקת ב-MS-CA ומסלולי שלמות התא ב-MS-CI.

בנוסף, החוקרים זיהו 190 אירועי CCC דיפרנציאליים משמעותיים, הכוללים בעיקר AS, MC ו-OL. נגעי טרשת נפוצה, במיוחד MS-CA, הראו רשתות CCC מונעות על ידי מערכת החיסון ואינטראקציות כגון HMGB1-CD163/TLR2 ו-CD14-ITGB1 אושרו בשפת הנגע.

אינטראקציות אלו נעדרו בבקרה והצביעו על תפקידי מפתח עבור MC בפתולוגיה של טרשת נפוצה, במיוחד בדלקת ועיצוב רקמות. בסך הכל, ניתוח מקיף זה מספק תובנות לגבי ההבדלים התאיים והמולקולריים בין סוגי נגעי טרשת נפוצה, וחושף מסלולי איתות פוטנציאליים קריטיים להתקדמות טרשת נפוצה.

מַסְקָנָה

לסיכום, המחקר מספק תובנות חשובות לגבי המיקרו-סביבה המורכבת המניעה את התקדמות הנגעים בטרשת נפוצה, במיוחד בשולי הנגע, ומזהה גורמי פתולוגיה ספציפיים לסוג תא ומוגבלים מבחינה מרחבית. בעוד שיש צורך במחקר נוסף על סוגי נגעים שונים וגורמים ספציפיים למטופל, ממצאים אלה מקדמים את ההבנה של המבנה המולקולרי בנגעי טרשת נפוצה. אימות פונקציונלי של ממצאים אלה מוצדק במחקרים עתידיים.