El ‘atlas celular’ de la vasculatura cerebral conecta el accidente cerebrovascular con nuevas células inmunitarias
Imágenes vasculares cerebrales. Crédito: Michel Royon/Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0
En un trabajo que mejorará el estudio de enfermedades como los accidentes cerebrovasculares y la demencia, investigadores de la UC San Francisco han catalogado todas las células que forman los vasos sanguíneos del cerebro humano. , junto con sus ubicaciones y los genes transcritos en cada uno.
El atlas caracteriza más de 40 tipos de células previamente desconocidos, incluida una población de células inmunitarias cuya comunicación con las células vasculares del cerebro contribuye al sangrado de un accidente cerebrovascular hemorrágico. Esta devastadora forma de accidente cerebrovascular representa del 10 al 15 por ciento de todos los accidentes cerebrovasculares en los EE. UU., principalmente entre las personas más jóvenes. Alrededor de la mitad de los accidentes cerebrovasculares hemorrágicos son fatales.
Los hallazgos servirán como base para nuevas investigaciones sobre la vasculatura cerebral a nivel mundial, dijeron los científicos.
«Esta investigación nos brinda el mapa y la lista de objetivos para comenzar a desarrollar nuevas terapias que podrían cambiar la forma en que tratamos muchas enfermedades cerebrovasculares», dijo Ethan Winkler, MD, Ph.D., neurocirujano e investigador asociado en el Instituto Weill de Neurociencias de la UCSF y uno de los principales autores del estudio, que aparece en la edición del 27 de enero de Science.
Enredos en la vasculatura del cerebro
El equipo, encabezado por Adib Abla, MD, profesor asociado de cirugía neurológica y Daniel Lim, MD, Ph.D., profesor de cirugía neurológica, ambos miembros del Instituto de Neurociencia Weill de la UCSF, junto con Tomasz Nowakowski, Ph.D., analizaron células en malformaciones arteriovenosas, o AVM, marañas de arterias mal formadas en el cerebro que a menudo son la fuente de un accidente cerebrovascular hemorrágico. Compararon las AVM con muestras de vasculatura cerebral normal de cinco voluntarios que ya se estaban sometiendo a una cirugía cerebral por epilepsia. La UCSF, clasificada como la número 1 en neurocirugía por US News, es un centro nacional líder en cirugía y cuidado de MAV cerebrales.
Algunas de las 44 muestras de tejido de MAV, adquiridas durante cirugías delicadas realizadas por Abla, Jefe de Neurología La cirugía se había extraído del cerebro del paciente mientras aún estaba intacto, y otras muestras solo se extrajeron después de que habían comenzado a sangrar. Las tres variedades de MAV intactas y normales del tejido y MAV que habían sangrado permitieron a los investigadores obtener una imagen más completa de las diferencias entre el funcionamiento normal de las células y en diferentes estados de enfermedad.
En colaboración con el Centro de Investigación Cerebrovascular, el equipo usó la secuenciación de ARNm de una sola célula en más de 180 000 células para determinar qué genes se expresaban en las diferentes muestras y comparó la expresión génica con la ubicación de una célula. Chang Kim, estudiante graduado en bioinformática en la UCSF y coautor principal del estudio, luego desarrolló análisis informáticos que compararon la expresión génica en las células normales y enfermas.
Una sorpresa de células inmunitarias
Los resultados revelaron no solo una variedad de nuevos tipos de células, sino también una población de células inmunitarias que parecen comunicarse con las células del músculo liso en las arterias enfermas y debilitar ellos, resultando en un derrame cerebral. Los científicos han sospechado que el sistema inmunitario se activa por malformaciones como las malformaciones arteriovenosas. Pero Nowakowski dijo que «sin este estudio, no podríamos identificar esta población muy específica de células en la sangre que podrían ser los impulsores clave de la progresión de la enfermedad».
Identificar completamente estas células inmunitarias específicas cambia la forma en que los investigadores pueden pensar sobre el tratamiento de este tipo de enfermedad vascular, añadió. Si las células circulan en la sangre, es posible reducir el riesgo de accidente cerebrovascular mediante la modulación del sistema inmunitario.
«Esto abre un enorme potencial terapéutico», dijo Nowakowski.
Ese potencial se extiende más allá del accidente cerebrovascular. El mapa puede ayudar a investigar cualquier enfermedad neurovascular, incluida una de las más comunes: la demencia.
«Muchas formas de demencia, incluida la enfermedad de Alzheimer, parecen tener una base vascular», dijo Lim. «Necesitamos un atlas como este para comprender mejor cómo los cambios en la vasculatura pueden contribuir a la pérdida de la cognición y la memoria».
«Este trabajo fue una colaboración realmente hermosa entre cirujanos-científicos y biólogos moleculares, ocurriendo en un lugar con increíble acceso a especímenes clínicos», dijo Lim. «Es lo que hace que el Instituto Weill de Neurociencia de la UCSF sea tan especial».
Si bien muchas instituciones no tienen acceso a todos estos recursos críticos, tendrán acceso al conjunto de datos de este estudio, agregó Lim. . Nowakowski cree que esta información permitirá a los investigadores de todo el mundo realizar análisis mucho menos costosos en un gran número de pacientes, que es la única forma de obtener una imagen más completa de cómo funcionan las enfermedades vasculares.
«Comprender la enfermedad cerebrovascular a nivel celular y molecular llevará el trabajo de muchos investigadores hacia nuevas direcciones», dijo Lim.
Una «tabla periódica» para las células
El estudio del equipo contribuye al Human Cell Atlas, un esfuerzo internacional para crear mapas de referencia celular para todo el cuerpo.
Nowakowski llama a estos atlas una «tabla periódica de tipos de células». Así como la tabla periódica química organiza los elementos en una estructura que permite a los químicos establecer relaciones entre ellos en función de dónde aparecen en la tabla, los atlas de células humanas revelan la ubicación de las células en el cuerpo y las interacciones resultantes entre ellas.
Aunque se está trabajando mucho en todo el mundo para generar estos atlas para diferentes órganos y tejidos, muchos de ellos solo mapean las ubicaciones geográficas de las células. La comparación de células normales y anormales en esta investigación lo lleva a un nivel superior, proporcionando una guía extremadamente refinada para el desarrollo de fármacos.
«Nuestro estudio realmente demuestra cómo se puede utilizar un atlas de células», dijo Nowakowski. «Con nuestra ‘tabla periódica’ como referencia, podemos comenzar a preguntarnos qué células podrían fallar en la enfermedad y dirigirnos con mucha precisión a esas células para la terapia».
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La acumulación de colesterol en el cerebro presenta un nuevo objetivo para reducir el riesgo de demencia por accidente cerebrovascular Más información: Ethan A. Winkler et al, A single-cell atlas of the normal and malformed human vasculatura cerebral, Science (2022). DOI: 10.1126/ciencia.abi7377. www.science.org/doi/10.1126/science.abi7377 Información de la revista: Science
Proporcionado por la Universidad de California, San Francisco Cita: ‘Atlas celular’ de la vasculatura cerebral conecta el accidente cerebrovascular con nuevas células inmunitarias (27 de enero de 2022) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-01-cell-atlas-brain-vasculature-immune.html Este documento está sujeto a derechos de autor . Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.