A fejlett technológia finom képet nyújt a COVID-19 tüdőpatológiájáról

A Weill Cornell Medicine és a NewYork-Presbyterian kutatói által vezetett csapat fejlett technológiát és elemzést használt a térképekhez, egycellás felbontásban, a beteg tüdőszövet sejtjei súlyos COVID-19 és más fertőző tüdőbetegségek esetén.

A tanulmányban március 29 -én jelent meg online Természet , a kutatók úgy képzelték el a boncolt tüdőszövetet, hogy egyszerre több tucat molekuláris markert emeltek ki a sejteken. Ezen adatok új elemzőeszközökkel történő elemzése új betekintést tárt fel ezekben a tüdőbetegségekben okozott károk okaiban, és gazdag adatforrás a további kutatásokhoz.

"A COVID-19 összetett betegség, és még mindig nem értjük pontosan, mit tesz sok szervvel, de ezzel a vizsgálattal sokkal világosabban megérthettük a tüdőre gyakorolt ​​hatását, -mondta társszerző, Dr. Olivier Elemento, fiziológia és biofizika professzor, a Caryl és Israel Englander Institute for Precision Medicine igazgatója, a HRH Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Alsaud, a Weill Cornell Medicine-i Számítógépes Biomedicina Intézet munkatársa, és a WorldQuant Initiative for Quantitative Prediction társigazgatója, amely a szövetek egysejtes elemzésének technológiáját finanszírozta. "Úgy gondolom, hogy az itt alkalmazott technológiai megközelítés szabványossá válik az ilyen betegségek tanulmányozására."

Hagyományos szövetanalízis, gyakran kémiai foltokat vagy címkézett antitesteket használnak, amelyek különböző molekulákat jelölnek a sejteken, és felfedik a boncolt szövetek fontos jellemzőit. Azonban, ez a megközelítés korlátozott azon funkciók számában, amelyeket egyszerre jelölhet. Általában nem teszi lehetővé a szövetek egyes sejtjeinek részletes elemzését, miközben megtartja az információkat arról, hogy a sejtek hol voltak a szövetben.

A fő technológia, amelyet a kutatók a vizsgálat során alkalmaztak, a képalkotó tömeges citometria nevű technológia, nagyrészt leküzdi ezeket a korlátokat. Fémcímkézett antitestek gyűjteményét használja, amelyek egyidejűleg akár több tucat molekuláris markert is megjelölhetnek a szövetek sejtjein. Egy speciális lézer vizsgálja a címkézett szövetrészeket, a fém címkék elpárologtatása, és a fémek egyedi aláírásait észlelik és korrelálják a lézer pozíciójával. A technika lényegében pontosan feltérképezi, hogy hol vannak a mintában a sejtek, valamint az egyes sejtek felszíni receptorait és más fontos azonosító markereket. Összesen több mint 650, 000 sejtet elemeztünk.

A kutatók a módszert 19 olyan tüdőszövetmintára alkalmazták, akiket súlyos COVID-19 betegségben elhunyt betegektől boncoltak. akut bakteriális tüdőgyulladás, vagy bakteriális vagy influenzával kapcsolatos akut légzési distressz szindróma, plusz négy tüdőszövet mintát boncoltak ki olyan emberektől, akiknek nem volt tüdőbetegségük.

A COVID-19 esetekből származó minták eredményei nagyjából megegyeztek a betegséggel kapcsolatos ismeretekkel, de sokkal részletesebben tisztázta ezt a tudást. Megmutatták például, hogy az alveoláris hámsejteknek nevezett sejtek, amelyek közvetítik a tüdő gázcsere funkcióját, a SARS-CoV-2 fertőzés fő célpontjai, a COVID-19-t okozó koronavírus.

Az elemzés azt sugallta, hogy ezeket a fertőzött sejteket nem kizárólag a tüdőbe beszivárgó immunsejtek támadják meg, amely segíthet megmagyarázni, hogy a súlyos COVID-19 gyulladás miért súlyosbodik, és miért okoz ilyen kiterjedt és viszonylag válogatás nélküli károkat.

Az egyik meglepetés a kor és a nem volt, a COVID-19 halálozási kockázatának két fő tényezője, szövettani szinten nem tett látható különbséget, miután a COVID-19 súlyos állapotba került.

Az eredmények azt is kimutatták, hogy a makrofágoknak nevezett fehérvérsejtek sokkal gyakoribbak a súlyos COVID-19-es betegek tüdejében, összehasonlítva más tüdőbetegségekkel, mivel a neutrofileknek nevezett fehérvérsejtek a legelterjedtebbek a bakteriális tüdőgyulladásban-ez a megkülönböztetés releváns lehet e fertőző betegségek jövőbeni kezeléseinek kidolgozásában.

Átfogó, a tanulmány finom képet nyújt a COVID-19 betegség folyamatáról és arról, hogy ez miben különbözik más fertőző tüdőbetegségektől. Új kutatási kérdéseket vetett fel, amelyeket most vizsgálnak, a nyomozók azt mondták, és számos olyan megfigyelést tartalmaz, amelyek a hagyományos patológiás technikákkal nem lettek volna lehetségesek.

"Az olyan technológia alkalmazása, mint amit itt bemutattunk, óriási lökést fog adni a boncoláson alapuló betegségek tanulmányozásának hasznosságához, "mondta Dr. Alain Borczuk, társszerző, a Weill Cornell Medicine patológiájának és laboratóriumi orvosának professzora és a NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center patológusa.

A kutatók hangsúlyozták, hogy a technika nemcsak más betegségek széles körére alkalmazható, amelyekhez szöveteket lehet szerezni, de először is gyakorlati módszert kell adnia az orvosoknak és tudósoknak a betegségkategóriákon belüli fontos különbségek körvonalazására.

Hagyományosan a tüdőre, máj, és más szervi megbetegedésekkel rendelkezünk ezekkel a széles körű diagnózisokkal, amelyek valójában több különböző betegséget is lefednek-most van egy eszközünk, amely lehetővé teszi számunkra, hogy rendszeresen megkülönböztessük ezeket a különböző betegségeket, és remélhetőleg használja ki ezeket a megkülönböztetéseket a betegek hatékonyabb kezelésében. Úgy gondolom, hogy ez forradalmasíthatja az orvostudományt. "

Dr. Robert Schwartz, Társszerző, Orvostudományi docens, A Weill Cornell Medicine gasztroenterológiai és hepatológiai osztálya, és a New York-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center patológusa

• A kutatási konzorcium azonosítja a krónikus gyulladásos májbetegségek sejt stressz mechanizmusait
• Az új megközelítés segíthet a nyelőcsőrák kockázatának kitett betegek azonosításában