生体分子骨髄アトラスが造血に関する独自の洞察を提供

フィラデルフィア小児病院 (CHOP) とペンシルベニア大学ペレルマン医学大学院の研究者らは、強力な新しい骨髄アトラスを作成しました。これは、健康な造血と病気の造血のスペクトルを視覚的に確認できる初めてのパスポートを一般の人々に提供するものです。結果は、Cell 誌に掲載されました。

「初めて、骨髄細胞の完全な遺伝子発現と空間的構成を観察できる包括的なフレームワークが手に入ります」と、CHOP 小児科教授で小児がん研究センターの研究員でもある主任研究著者の Kai Tang 博士は述べています。 「私たちの論文は基礎的なものですが、このアトラスが新しい診断検査の開発、CAR-T療法やその他の治療アプローチの新しいターゲットの特定、疾患の空間バイオマーカーの発見に使用されることを期待しています。」

この取り組みはCHOPとペンシルバニア大学が主導しましたが、この研究はより広範なヒト生体分子アトラスプログラム（HuBMAP）の一部でもあります。HuBMAPコンソーシアムは、14州と4か国の大学の42の研究グループで構成されています。研究者は、人体の基本的な組織マップと細胞間の機能と関係のアトラスを作成する次世代の分子分析技術と計算ツールを作成するために協力しています。

「この規模の研究は、多大なチームの努力によってのみ可能になります」と、研究の主著者であり、タンの研究室で研修中の医師科学者であるショーイク・バンドヨパディヤイ博士は述べています。 「複数の機関や科学コンソーシアムの協力により、人体の微細な構成要素に関する基本的な洞察を得ることができました。」

科学者は長い間、骨髄の大部分は血液細胞で構成されているものの、白血病、骨髄増殖性疾患、骨髄不全症候群などの小児および成人の骨髄疾患では、非血液細胞のわずかな割合が重要な役割を果たす可能性があると理論づけてきました。しかし、この研究以前は、これらの細胞の希少性と脆弱性に関連する技術的な問題により、そのような研究は困難でした。

この論文は、これらの制限を克服し、単一細胞RNAシーケンシングを使用して成人のヒト骨髄を包括的にプロファイリングした最初の論文です。この技術により、数万の個々の細胞の完全な遺伝子プロファイルをキャプチャし、臓器を構成する細胞タイプの完全な構成を明らかにすることができます。

出典：Cell（2024）。 DOI: 10.1016/j.cell.2024.04.013

この研究では、科学者らは、血液細胞の発達と免疫の重要な過程を調節する骨髄に焦点を当てました。彼らは、間質細胞、骨細胞、内皮（血液）細胞を含む少なくとも 9 つのサブタイプの非造血細胞を特定しました。そのうち少なくとも 3 つはこれまで説明されておらず、重要な支持因子を生成していました。研究者らは、ヒトの造血に重要と考えられる因子を生成するこれらの希少な非血液細胞の百科事典を作成しました。これは、将来の研究がどの細胞コミュニケーションに焦点を当てるべきかをよりよく理解するのに役立つでしょう。

彼らの研究結果は、今日の生体分子研究におけるテクノロジーの役割がますます重要になっていることを浮き彫りにしています。著者らは、機械学習と組み合わせた CODEX と呼ばれる高度な新技術を使用して、約 80 万個の細胞からなる骨髄の空間アトラスを作成しました。このアプローチと、何千もの細胞と構造の注意深い手作業による注釈付けを組み合わせることで、健康な骨髄は非常に明確な空間構成を持ち、脂肪細胞はこれまで考えられていたよりも造血細胞と密接に関連していることを突き止めることができました。

「私たちは、何が可能であるかを理解し始めたばかりです」とタン氏は語りました。「将来の研究は、これらのデジタル経路がいつの日か急性白血病やその他の骨髄疾患の治療における医学的ブレークスルーにつながることを期待しながら、骨髄研究を加速することで私たちの研究を基盤にすることができます。」

この研究のもう一人の上級著者であり、ペレルマン医学大学院の整形外科教授であるリン・チン博士もこれに同意し、この研究が長期的な結果をもたらすと考えています。

「白血病患者のサンプルに適用すると、これらの技術は、骨髄の癌細胞の場所にある、まれな非血液細胞の一種である間葉系細胞の増殖を検出します」とチン氏は語りました。 「これは、将来の病気の治療に新たな方向性をもたらす可能性がある」