Новый «Атлас микроглии человека» дает представление о роли иммунных клеток в нейродегенеративных заболеваниях
Воспаление вызывается иммунной системой и является частью естественной реакции организма на травмы или заболевания. Однако недавно было установлено, что аномальное воспаление является отличительной чертой патологий, которые ранее изначально не считались связанными с иммунитетом. Это касается нескольких неврологических заболеваний, при которых все больше свидетельств нерегулируемого нейровоспалительного состояния.
Основные иммунные клетки в центральной нервной системе (ЦНС) называются микроглией и могут считаться резидентными макрофагами мозга. Таким образом, они отвечают за запуск воспаления в мозге, когда это необходимо.
Кроме того, микроглия является частью широкой сети основных механизмов, поддерживающих надлежащую работу мозга, включая ремоделирование синаптических связей и миелинизацию. Однако при воздействии неблагоприятных стимулов микроглия переходит из покоящейся удлиненной и разветвленной формы в активированное амебоидное состояние, в сочетании с общим усиленным провоспалительным фенотипом.
Ранние данные, полученные с использованием объемного анализа, предполагали механизм, в котором провоспалительное действие можно было бы считать нейротоксичным, но с появлением технологий изучения отдельных клеток понимание транскриптомных модификаций при нейродегенеративных заболеваниях значительно расширилось.
Это лучшее понимание привело к описанию фенотипа микроглии, ассоциированной с заболеванием (DAM), который послужил золотым стандартом дисрегуляции микроглии в патологии. Тем не менее, масштабируемость анализа отдельных клеток микроглии оставалась проблемой, поскольку они составляют всего 5% клеток человеческого мозга, что затрудняло характеристику меньших субпопуляций с более конкретными фенотипами.
Исследовательская группа под руководством доктора Эстебана Бальестара из Научно-исследовательского института лейкемии имени Хосепа Каррераса разработала инструмент для преодоления этого ограничения: Атлас микроглии человека (HuMicA), состоящий из 90 716 миелоидных клеток и предоставляемый в качестве общедоступного ресурса.
По словам доктора Рикардо Мартинса-Феррейры, ведущего автора, «HumicA помогает выяснить роль микроглии в болезнях, а также лучше понять биологию самой микроглии. Сигнатура DAM недостаточна для полного понимания поведения микроглии при болезнях, а масштабные исследования позволяют разбить ее на более конкретные и проницательные субпопуляции. Мы считаем, что вклад HuMicA в эту область на этом не заканчивается, поскольку он предназначен для использования сообществом в качестве открытого источника».
Исследование, приведшее к созданию HuMicA, проводится в сотрудничестве с доктором Ариадной Лагуной из Исследовательского института Валь д'Эброн, доктором Пауло Пиньо и Костой из Школы медицины и биомедицинских наук Университета Порту и доктором Элизабеттой Мереу из Университета Порту. Научно-исследовательский институт лейкемии Хосепа Каррераса.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications и являются результатом комплексного анализа данных секвенирования РНК отдельных клеток микроглии человека при шести патологиях: болезнь Альцгеймера, расстройства аутистического спектра , эпилепсия, COVID-19, заболевания с тельцами Леви (включая болезнь Паркинсона) и рассеянный склероз, в сравнении со здоровыми людьми.
Результаты показывают девять субпопуляций, демонстрируя, что микроглия существует в форме транскрипционно различных групп клеток. Одна из них показала сигнатуру, связанную с фенотипом DAM в сочетании с липидным метаболизмом (GPNMB-high Lipo.DAM), и была расширена при болезни Альцгеймера и рассеянном склерозе. Экспериментальные данные подтверждают часть результатов и поднимают вопрос о релевантности этой популяции для других заболеваний.
Главный вывод исследования лежит в основе релевантности субпопуляции GPNMB-high, более очевидной при болезни Альцгеймера, но также значимой и при других заболеваниях. Доктор Эстебан Баллестар, старший автор исследования, уверен, что «сигнатура Lipo.DAM проливает свет на влияние микроглии на развитие нейродегенеративных заболеваний и может служить ориентиром для разработки иммунологической терапии для лечения этих заболеваний ЦНС».