Pažangios technologijos suteikia smulkų plaučių patologijos vaizdą COVID-19

„Weill Cornell Medicine“ ir „NewYork-Presbyterian“ tyrėjų vadovaujama komanda žemėlapiams panaudojo pažangias technologijas ir analizę, esant vieno langelio rezoliucijai, sergantiems plaučių audiniams, esant sunkioms COVID-19 ir kitoms infekcinėms plaučių ligoms.

Tyrime, paskelbta internete kovo 29 d Gamta , tyrėjai vaizdavo autopsinį plaučių audinį taip, kad tuo pačiu metu išryškėjo dešimtys ląstelių molekulinių žymenų. Analizuojant šiuos duomenis naudojant naujas analitines priemones, buvo gauta naujų įžvalgų apie šių plaučių ligų žalos priežastis ir gausus duomenų šaltinis tolesniems tyrimams.

„COVID-19 yra sudėtinga liga, ir mes vis dar tiksliai nesuprantame, ką jis daro daugeliui organų, tačiau atlikdami šį tyrimą mums pavyko daug aiškiau suprasti jo poveikį plaučiams, “-sakė vyresnysis autorius dr. Olivier Elemento, fiziologijos ir biofizikos profesorius, Caryl ir Israel Englander tiksliosios medicinos instituto direktorius, HRH princo Alwaleedo Bin Talalo Bin Abdulazizo Alsaudo kompiuterinės biomedicinos instituto Weill Cornell medicinos asocijuotasis direktorius ir „WorldQuant“ iniciatyvos kiekybiniam numatymui vienas iš direktorių, kuri finansavo vienos ląstelės audinio analizės technologiją. „Manau, kad technologinis metodas, kurį mes čia naudojome, taps standartas tiriant tokias ligas“.

Tradicinė audinių analizė, dažnai naudojant chemines dėmes arba pažymėtus antikūnus, kurie žymi skirtingas ląstelių molekules ir gali atskleisti svarbias skrodžiamų audinių savybes. Tačiau, šis metodas yra ribotas funkcijų, kurias jis gali pažymėti vienu metu, skaičiaus. Tai taip pat paprastai neleidžia išsamiai analizuoti atskirų audinių ląstelių, tuo pačiu išlaikant informaciją apie tai, kur ląstelės buvo audinyje.

Pagrindinės technologijos, kurias tyrėjai naudojo tyrime, technologija, vadinama vaizdine masės citometrija, iš esmės įveikia tuos apribojimus. Jis naudoja metalu pažymėtų antikūnų kolekciją, kuri vienu metu gali žymėti iki kelių dešimčių molekulinių žymenų audinių ląstelėse. Specialus lazeris nuskaito paženklintas audinių dalis, garina metalines etiketes, ir aptinkami skirtingi metalų parašai ir koreliuojami su lazerio padėtimi. Technika iš esmės tiksliai nurodo, kur ląstelės yra mėginyje, taip pat kiekvienos ląstelės paviršiaus receptorius ir kitus svarbius identifikavimo žymenis. Iš viso daugiau nei 650, Buvo ištirta 000 ląstelių.

Mokslininkai šį metodą pritaikė 19 plaučių audinių mėginių, skrodžiamų iš pacientų, mirusių nuo sunkaus COVID-19, ūminė bakterinė pneumonija, ar bakterinis ar su gripu susijęs ūminis kvėpavimo distreso sindromas, plius keturi plaučių audinių mėginiai, skrodžiami žmonių, kurie neserga plaučių ligomis.

COVID-19 atvejų mėginių išvados iš esmės atitiko tai, kas žinoma apie šią ligą, bet daug išsamiau paaiškino šias žinias. Pavyzdžiui, jie parodė, kad ląstelės, vadinamos alveolių epitelio ląstelėmis, kurie tarpininkauja plaučių dujų mainų funkcijai, yra pagrindiniai SARS-CoV-2 infekcijos taikiniai, koronavirusas, sukeliantis COVID-19.

Analizė parodė, kad šios užkrėstos ląstelės nėra išskirtos tik dėl plaučių infiltruojančių imuninių ląstelių atakos, Tai gali padėti paaiškinti, kodėl uždegimas dažnai vis blogėja esant sunkiam COVID-19 ir galiausiai sukelia tokią didelę ir santykinai neapibrėžtą žalą.

Viena staigmena buvo tas amžius ir lytis, du pagrindiniai mirtingumo nuo COVID-19 veiksniai, nepastebėjo jokių akivaizdžių skirtumų histologiniu lygmeniu, kai COVID-19 progresavo į sunkią stadiją.

Rezultatai taip pat parodė, kad leukocitų, vadinamų makrofagais, yra daug daugiau sunkių COVID-19 sergančių pacientų plaučiuose, palyginti su kitomis plaučių ligomis, kadangi baltieji kraujo kūneliai, vadinami neutrofilais, yra labiausiai paplitę sergant bakterine pneumonija-šis skirtumas gali būti svarbus kuriant būsimą šių infekcinių ligų gydymo būdą.

Apskritai, tyrimas pateikia smulkų vaizdą apie COVID-19 ligos procesą ir kaip jis skiriasi nuo kitų infekcinių plaučių ligų. Tai sukėlė naujų tyrimų klausimų, kurie dabar tiriami, tyrėjai sakė, ir apima daugybę stebėjimų, kurių nebūtų buvę įmanoma atlikti naudojant standartinius patologijos metodus.

„Taikant tokias technologijas, kaip tai, ką mes čia parodėme, labai padidės autopsija pagrįstų ligų tyrimų naudingumas, “-sakė vyresnysis autorius daktaras Alainas Borczukas, Weill Cornell Medicine patologijos ir laboratorinės medicinos profesorius ir NewYork-Presbyterian/Weill Cornell medicinos centro patologas.

Mokslininkai pabrėžė, kad ši technika bus taikoma ne tik daugeliui kitų ligų, kurioms galima gauti audinių, bet taip pat pirmą kartą turėtų suteikti gydytojams ir mokslininkams praktinį metodą, kaip nustatyti svarbius ligų kategorijų skirtumus.

Tradiciškai plaučiams, kepenys, ir kitų organų ligų, mes turime šias plačias diagnozes, kurios iš tikrųjų apima kelias atskiras ligas-dabar turime įrankį, kuris leis mums reguliariai atskirti šias skirtingas ligas, ir, tikėkimės, pasinaudosime šiais skirtumais efektyviau gydant pacientus. Manau, kad tai gali padaryti revoliuciją medicinoje “.

Daktaras Robertas Schwartzas, Bendras vyresnysis autorius, Medicinos docentė, Weill Cornell medicinos gastroenterologijos ir hepatologijos skyrius, ir patologas Niujorko presbiteriono/Weill Cornell medicinos centre

• Tyrimų konsorciumas nustato lėtinių uždegiminių kepenų ligų ląstelių streso mechanizmus
• Naujas metodas gali padėti nustatyti pacientus, kuriems yra stemplės vėžio rizika