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Gli scienziati sviluppano l'atlante 3D del midollo osseo per contribuire a studiare le malattie del sangue

Il midollo osseo, che è il tessuto spugnoso e viscoso che riempie l'osso, è il sito di formazione o di ematopoiesi del globulo. Se il midollo osseo non funziona correttamente, può piombo a molte malattie del sangue, compreso la leucemia, l'anemia faciforme ed il linfoma, tra l'altro.

Nel midollo osseo, le cellule staminali regolamentano la produzione delle celle di sistema immunitario e di sangue. Nel passato, medici studiano le cellule staminali con i metodi convenzionali. Ora, un gruppo dei ricercatori dal Laboratorio europeo di biologia molecolare (EMBL), l'istituto di Heidelberg per la tecnologia della cellula staminale e la medicina sperimentale (HI-STEM) ed il centro tedesco di ricerca sul cancro (DKFZ), hanno sviluppato un nuovo modo studiare il trucco tridimensionale del midollo osseo al livello unicellulare.

Ambiente del midollo osseo

Con il nuovo metodo, i ricercatori potevano identificare i tipi precedentemente sconosciuti delle cellule che generano gli ambienti tendenti per produzione di sangue dalle cellule staminali. Il nuovo studio, che è stato pubblicato in biologia cellulare della natura, fa luce su come il complesso il midollo osseo è, compreso una nuova base scientifica per studiare le malattie del sangue come la leucemia.

Segmentazione tridimensionale di una regione del midollo osseo. Le cellule alveolari differenti (punti verdi e rossi) ed i vasi sanguigni (grigi) sono evidenziati. Sorgente: DKFZ, EMBL e ospedale universitario Zurigo
Segmentazione tridimensionale di una regione del midollo osseo. Le cellule alveolari differenti (punti verdi e rossi) ed i vasi sanguigni (grigi) sono evidenziati. Sorgente: DKFZ, EMBL e ospedale universitario Zurigo

Nello studio, il gruppo messo a fuoco sul midollo osseo murino, che contiene le cellule staminali chiave per produzione a lungo termine del globulo. Per anni, gli scienziati sono stati interessati a studiare come influenzare le cellule staminali per sostenere la produzione di sangue. Credono che quella modificare l'ambiente del midollo osseo possa aiutare nella formulazione di nuovi trattamenti di leucemia e della maturazione possibile.

“Finora, pochissimo è stato conosciuto circa come le celle differenti sono organizzate all'interno del midollo osseo e come interagiscono per mantenere le cellule staminali di sangue. Il nostro approccio rivela la composizione cellulare, l'organizzazione tridimensionale e la comunicazione intercellulare nel midollo osseo, un tessuto che finora è stato difficile da studiare facendo uso dei metodi convenzionali,„ più ulteriormente spiega Jude Al-Sabah, studente di Ph.D. nel gruppo di Haas a HI-STEM e a DKFZ,„ Chiara Baccin, un postdottorato nel gruppo di Steinmetz a EMBL.

Facendo uso dei metodi di calcolo novelli

Per capire meglio le celle del midollo osseo, il gruppo ha usato i metodi di calcolo novelli per determinare come le celle sono localizzate e come pregiudicano le cellule staminali combinando il transcriptomics unicellulare e spaziale. Poi hanno studiato il contenuto del RNA delle celle del midollo osseo, identificante circa 32 tipi differenti delle cellule. Questi includono quelli che sono precedentemente sconosciuti e molto rari, definito come cellule alveolari rare.

I ricercatori ritengono che le celle rare siano responsabili della creazione dei dintorni unici ed ambienti nel midollo osseo, che sono richiesti per la produzione delle cellule staminali, nuovo i globuli e celle immuni. Egualmente hanno determinato il trucco di queste celle nel midollo osseo in tridimensionale ed allo stesso tempo, aggetti le interazioni e la comunicazione cellulari.

Il gruppo di dati dello studio può essere raggiunto dai laboratori attraverso il globo per aiutare nello studio delle queste celle e possibilmente, formulando le terapie innovarici per le malattie del sangue. Infatti, i dati sono accessibili da un'applicazione web.

Con l'aiuto di nuovo metodo di calcolo, gli scienziati possono ora studiare il midollo osseo ed il suo ambiente interno. Gli studi futuri possono fare questo come base per i nuovi risultati, particolarmente quelli che possono aprire la strada per i nuovi trattamenti delle malattie pericolose del sangue, come la leucemia.

Come le leucemie si formano

Il sangue ha tre tipi di celle - globuli rossi che portano l'ossigeno ai globuli bianchi, del parte del corpo che combattono fuori le infezioni ed alle piastrine che aiutano nella coagulazione di sangue. Il midollo osseo è il sito di produzione del globulo ed ogni giorno, fa miliardi di nuovi globuli.

La leucemia è un tipo di cancro che pregiudica i globuli, sia globuli rossi che globuli bianchi. Si sviluppa quando il DNA dei globuli di sviluppo subisce il danno. Di conseguenza, i globuli si sviluppano incontrollabile e si dividono. Nella leucemia, l'organismo fa più globuli bianchi che ha bisogno di, ma non stanno lavorando efficacemente. Poiché ci sono tanti globuli, qualcuno organi non funziona efficientemente.

Col passare del tempo, non ci saranno abbastanza globuli rossi per rifornimento di ossigeno nelle celle, non ci saranno abbastanza piastrine per il grumo il sangue e ci saranno non abbastanza globuli bianchi per supportare il sistema immunitario.

Journal reference:

Baccin, C., Al-Sabah, J., Velten, L. et al. Combined single-cell and spatial transcriptomics reveal the molecular, cellular and spatial bone marrow niche organization. Nat Cell Biol (2019) doi:10.1038/s41556-019-0439-6, https://www.nature.com/articles/s41556-019-0439-6

Angela Betsaida B. Laguipo

Written by

Angela Betsaida B. Laguipo

Angela is a nurse by profession and a writer by heart. She graduated with honors (Cum Laude) for her Bachelor of Nursing degree at the University of Baguio, Philippines. She is currently completing her Master's Degree where she specialized in Maternal and Child Nursing and worked as a clinical instructor and educator in the School of Nursing at the University of Baguio.

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