Ndërsa neuronet dhe qelizat gliale janë qelizat më të shumta në tru, shumë lloje të tjera qelizash luajnë role të rëndësishme. Midis tyre janë qelizat cerebrovaskulare, të cilat formojnë enët e gjakut që dërgojnë oksigjen dhe lëndë të tjera ushqyese në tru.
Ato qeliza, të cilat përbëjnë vetëm 0.3% të qelizave të trurit, përbëjnë gjithashtu pengesën gjak-tru, një ndërfaqe kritike që parandalon patogjenët dhe toksinat të hyjnë në tru, duke lejuar lëndët ushqyese dhe sinjalet kritike. Studiuesit nga MIT kanë kryer një analizë të gjerë të këtyre qelizave të vështira për t’u gjetur në indet e trurit të njeriut, duke krijuar një atlas gjithëpërfshirës të llojeve të qelizave cerebrovaskulare dhe funksioneve të tyre.
Studimi i tyre zbuloi gjithashtu dallime midis qelizave cerebrovaskulare të njerëzve të shëndetshëm dhe njerëzve që vuajnë nga sëmundja e Huntington, të cilat mund të ofrojnë objektiva të reja për mënyrat e mundshme për të trajtuar sëmundjen e Huntington. Prishja e barrierës gjako-trunore shoqërohet me Huntington dhe shumë sëmundje të tjera neurodegjenerative dhe shpesh ndodh vite përpara se të shfaqet ndonjë simptomë tjetër.
“Ne mendojmë se kjo mund të jetë një rrugë shumë premtuese, sepse truri i enëve të gjakut është shumë më i aksesueshëm për terapi sesa qelizat që shtrihen brenda barrierës gjak-tru të trurit”, thotë Myriam Heiman, një profesoreshë e asociuar në Departamentin e Shkencave të trurit dhe njohjes në MIT.
Heiman dhe Manolis Kellis, profesor i shkencave kompjuterike në Laboratorin e Shkencave Kompjuterike dhe Inteligjencës Artificiale të MIT (CSAIL) dhe anëtar i Institutit të gjerë të MIT dhe Harvardit, janë autorët e vjetër të studimit, i cili shfaqet sot në Nature. Studentët e diplomuar në MIT, Francisco Garcia në Departamentin e Shkencave të Trurit dhe Kognitive, dhe Na Sun në Departamentin e Inxhinierisë Elektrike dhe Shkencës Kompjuterike, janë autorët kryesorë të punimit.
Një atlas gjithëpërfshirës
Qelizat cerebrovaskulare përbëjnë rrjetin e enëve të gjakut që dërgojnë oksigjen dhe lëndë ushqyese në tru dhe ato ndihmojnë gjithashtu në pastrimin e mbeturinave dhe metabolitëve. Mosfunksionimi i këtij sistemi ujitës besohet se kontribuon në grumbullimin e efekteve të dëmshme që shihen në sëmundjen e Huntington, Alzheimer dhe sëmundje të tjera neurodegjenerative.
Shumë lloje qelizash gjenden në enët cerebrovaskulare, por për shkak se ato përbëjnë një pjesë kaq të vogël të qelizave në tru, ka qenë e vështirë për të marrë qeliza të mjaftueshme për të kryer analiza në shkallë të gjerë me sekuencën e ARN-së me një qelizë të vetme. Ky lloj studimi, i cili lejon që modelet e shprehjes së gjeneve të qelizave individuale të deshifrohen, ofron një pjesë të madhe të informacionit mbi funksionet e llojeve specifike të qelizave, bazuar në gjenet në të cilat aktivizohen ato qeliza.
Për këtë studim, ekipi i MIT ishte në gjendje të merrte mbi 100 mostra të indeve të trurit pas vdekjes njerëzore dhe 17 mostra të indeve të shëndetshme të trurit të hequra gjatë operacionit të kryer për të trajtuar krizat epileptike. Ai ind i operacionit të trurit erdhi nga pacientë më të rinj se mostrat pas vdekjes, duke u mundësuar studiuesve të njohin gjithashtu ndryshimet e lidhura me moshën në vaskulaturë. Studiuesit pasuruan mostrat e kirurgjisë së trurit për qelizat cerebrovaskulare duke përdorur centrifugimin dhe kaluan qelizat e mostrës pas vdekjes përmes një tubacioni llogaritës “sordimi” që identifikonte qelizat cerebrovaskulare bazuar në shënues të caktuar që ato shprehin.
Studiuesit kryen sekuencën e ARN-së me një qelizë të vetme në më shumë se 16,000 qeliza cerebrovaskulare dhe përdorën modelet e shprehjes së gjeneve të qelizave për t’i klasifikuar ato në 11 nëntipe të ndryshme. Këto lloje përfshinin qelizat endoteliale, të cilat rreshtojnë enët e gjakut; qelizat murale, të cilat përfshijnë pericitet, të gjetura në muret e kapilarëve dhe qelizat e muskujve të lëmuar, të cilat ndihmojnë në rregullimin e presionit dhe rrjedhjes së gjakut; dhe fibroblaste, një lloj qelize strukturore.
“Ky studim na lejoi të zmadhojmë këtë lloj qelize tepër qendrore që lehtëson të gjithë funksionimin e trurit”, thotë Kellis. “Ajo që ne kemi bërë këtu është të kuptojmë këto blloqe ndërtuese dhe këtë shumëllojshmëri të llojeve të qelizave që përbëjnë enët e gjakut në një rezolucion të paparë, në qindra individë”.
Studiuesit gjetën gjithashtu prova për një fenomen të njohur si zonalizimi. Kjo do të thotë që qelizat endoteliale që rreshtojnë enët e gjakut shprehin gjene të ndryshme në varësi të vendndodhjes së tyre – në një arteriole, kapilar ose venul. Për më tepër, midis qindra gjeneve që ata identifikuan që shprehen ndryshe në të tre zonat, vetëm rreth 10% e tyre janë të njëjta me gjenet e zonave që janë parë më parë në cerebrovaskulaturën e miut.
“Ne pamë shumë specifika njerëzore”, thotë Heiman. “Ajo që ofron studimi ynë është një listë e shënuesve dhe njohurive mbi funksionin e gjeneve në këto tre rajone të ndryshme. Këto janë gjëra që ne besojmë se janë të rëndësishme për t’u parë nga një perspektivë cerebrovaskulare njerëzore, sepse ruajtja midis specieve nuk është e përsosur”.
Zbërthimi i barrierave
Studiuesit përdorën gjithashtu atlasin e tyre të ri të enëve të gjakut për të analizuar një grup mostrash të indeve të trurit pas vdekjes nga pacientët me sëmundje, duke demonstruar dobinë e tij të gjerë. Ata u përqendruan në sëmundjen e Huntingtonit, ku anomalitë cerebrovaskulare përfshijnë rrjedhjen e barrierës gjaku-tru dhe një densitet më të lartë të enëve të gjakut. Këto simptoma zakonisht shfaqen para ndonjë prej simptomave të tjera të lidhura me Huntington dhe mund të shihen duke përdorur imazhe funksionale të rezonancës magnetike (fMRI).
Në këtë studim, studiuesit zbuluan se qelizat nga pacientët e Huntington treguan shumë ndryshime në shprehjen e gjeneve në krahasim me qelizat e shëndetshme, duke përfshirë një rënie në shprehjen e gjenit për MFSD2A, një transportues kyç që kufizon kalimin e lipideve nëpër barrierën gjaku-tru. Ata besojnë se humbja e atij transportuesi, së bashku me ndryshimet e tjera që ata vëzhguan, mund të kontribuojnë në rritjen e rrjedhjes së barrierës.
Ata gjetën gjithashtu rregullim të lartë të gjeneve të përfshira në shtegun e sinjalizimit Ënt, i cili promovon rritjen e enëve të reja të gjakut dhe se qelizat endoteliale të enëve të gjakut treguan aktivizim të papritur të fortë imunitar, i cili mund të kontribuojë më tej në mosrregullimin e barrierës gjaku-tru.
Për shkak se qelizat cerebrovaskulare mund të arrihen përmes qarkullimit të gjakut, ato mund të bëjnë një objektiv joshës për trajtimet e mundshme për Huntington dhe sëmundje të tjera neurodegjenerative, thotë Heiman. Studiuesit tani planifikojnë të testojnë nëse mund të jenë në gjendje të ofrojnë ilaçe të mundshme ose terapi gjenetike në këto qeliza dhe të studiojnë se çfarë efekti terapeutik mund të kenë, në modelet e miut.
“Duke pasur parasysh që mosfunksionimi cerebrovaskular lind shumë vite përpara simptomave specifike të sëmundjes, ndoshta është një faktor mundësues për përparimin e sëmundjes”, thotë Heiman. “Nëse kjo është e vërtetë dhe ne mund ta parandalojmë atë, kjo mund të jetë një mundësi e rëndësishme terapeutike.”
Studiuesit gjithashtu planifikojnë të analizojnë më shumë nga të dhënat e sekuencës së ARN-së nga mostrat e indeve të tyre, përtej qelizave cerebrovaskulare që ata ekzaminuan në këtë punim.
“Qëllimi ynë është të ndërtojmë një hartë sistematike me një qelizë për të lundruar funksionin e trurit në shëndet, sëmundje dhe plakje nëpër mijëra mostra të trurit të njeriut”, thotë Kellis. “Ky studim është një nga pjesët e para të këtij atlasi të madh, duke parë 0.3% të qelizave”.
