In de studie, online gepubliceerd op 29 maart in Natuur , de onderzoekers beeldden autopsie van longweefsel af op een manier die tegelijkertijd tientallen moleculaire markers op cellen benadrukte. Het analyseren van deze gegevens met behulp van nieuwe analytische hulpmiddelen onthulde nieuwe inzichten in de oorzaken van schade bij deze longziekten en een rijke gegevensbron voor verder onderzoek.
"COVID-19 is een complexe ziekte, en we begrijpen nog steeds niet precies wat het met veel organen doet, maar met deze studie waren we in staat om een veel beter begrip te krijgen van de effecten op de longen, " zei co-senior auteur Dr. Olivier Elemento, hoogleraar fysiologie en biofysica, directeur van het Caryl and Israel Englander Institute for Precision Medicine, associate director van het ZKH Prins Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Alsaud Institute for Computational Biomedicine bij Weill Cornell Medicine en mededirecteur van het WorldQuant Initiative for Quantitative Prediction, die de technologie voor eencellige analyse van weefsel financierde. "Ik denk dat de technologische benadering die we hier hebben gebruikt standaard zal worden voor het bestuderen van dergelijke ziekten."
Traditionele weefselanalyse, vaak met behulp van chemische vlekken of gelabelde antilichamen die verschillende moleculen op cellen labelen en belangrijke kenmerken van autopsieweefsels kunnen onthullen. Echter, deze benadering is beperkt in het aantal functies dat het tegelijkertijd kan markeren. Het staat meestal ook geen gedetailleerde analyses toe van individuele cellen in weefsels, terwijl informatie wordt bewaard over waar de cellen zich in het weefsel bevonden.
De belangrijkste technologie die de onderzoekers in het onderzoek gebruikten, een technologie genaamd imaging massacytometrie, overwint deze beperkingen grotendeels. Het maakt gebruik van een verzameling van met metaal gelabelde antilichamen die tegelijkertijd tot enkele tientallen moleculaire markers op cellen in weefsels kunnen labelen. Een speciale laser scant de gelabelde weefselcoupes, het verdampen van de metalen tags, en de verschillende handtekeningen van de metalen worden gedetecteerd en gecorreleerd met de laserpositie. De techniek brengt in wezen precies in kaart waar cellen zich in het monster bevinden, evenals de oppervlaktereceptoren van elke cel en andere belangrijke identificerende markers. In totaal ruim 650, 000 cellen werden geanalyseerd.
De onderzoekers pasten de methode toe op 19 longweefselmonsters van autopsie van patiënten die waren overleden aan ernstige COVID-19, acute bacteriële longontsteking, of bacterieel of griepgerelateerd acuut ademnoodsyndroom, plus vier longweefselmonsters autopsie van mensen die geen longziekte hadden gehad.
De bevindingen in monsters van COVID-19-gevallen kwamen in grote lijnen overeen met wat bekend is over de ziekte, maar verduidelijkte deze kennis in veel fijner detail. Ze toonden bijvoorbeeld aan dat cellen die alveolaire epitheelcellen worden genoemd, die de gasuitwisselingsfunctie van de longen bemiddelen, zijn de belangrijkste doelwitten van infectie door SARS-CoV-2, het coronavirus dat COVID-19 veroorzaakt.
De analyse suggereerde dat deze geïnfecteerde cellen niet alleen worden uitgekozen voor aanvallen door longinfiltrerende immuuncellen, wat kan helpen verklaren waarom ontstekingen vaak verergeren bij ernstige COVID-19 en uiteindelijk zulke uitgebreide en relatief willekeurige schade veroorzaken.
Een verrassing was dat leeftijd en geslacht, twee belangrijke factoren in het sterfterisico voor COVID-19, maakte geen duidelijk verschil op histologisch niveau, zodra COVID-19 tot het ernstige stadium was gevorderd.
De resultaten toonden ook aan dat witte bloedcellen, macrofagen genaamd, veel meer voorkomen in de longen van ernstige COVID-19-patiënten in vergelijking met andere longziekten, terwijl witte bloedcellen, neutrofielen genaamd, het meest voorkomen bij bacteriële pneumonie - een onderscheid dat relevant kan zijn voor de ontwikkeling van toekomstige behandelingen voor deze infectieziekten.
Algemeen, de studie geeft een fijnmazig beeld van het ziekteproces bij COVID-19 en hoe het verschilt van andere infectieuze longziekten. Het heeft geleid tot nieuwe onderzoeksvragen die nu worden onderzocht, zeiden de onderzoekers, en bevat een schat aan observaties die niet mogelijk zouden zijn geweest met standaard pathologietechnieken.
"De toepassing van technologie zoals wat we hier hebben aangetoond, zal een enorme boost geven aan het nut van op autopsie gebaseerde studies van ziekten, " zei co-senior auteur Dr. Alain Borczuk, hoogleraar pathologie en laboratoriumgeneeskunde bij Weill Cornell Medicine en patholoog bij NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center.
De onderzoekers benadrukten dat de techniek niet alleen toepasbaar zal zijn op een brede reeks andere ziekten waarvoor weefsel kan worden verkregen, maar moet ook artsen en wetenschappers voor het eerst een praktische methode bieden om belangrijke verschillen binnen ziektecategorieën af te bakenen.
Traditioneel voor long, lever, en andere orgaanziekten hebben we deze brede diagnoses die in feite meerdere verschillende ziekten omvatten - nu hebben we een hulpmiddel waarmee we routinematig onderscheid kunnen maken tussen deze verschillende ziekten, en hopelijk gebruik maken van die verschillen bij het effectiever behandelen van patiënten. Ik denk dat dit de potentie heeft om een revolutie teweeg te brengen in de geneeskunde."
Dr. Robert Schwartz, Mede-senior auteur, Universitair hoofddocent geneeskunde, Afdeling Gastro-enterologie en Hepatologie bij Weill Cornell Medicine, en patholoog in het New York-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center
Genetisch tweaken van darmbacteriën vermindert het risico op colorectale kanker bij muizen vindt studie
Veranderingen in de darmbacteriën beïnvloeden de resultaten van de lupusbehandeling tijdens de zwangerschap
Hoogtepunten en belangrijkste aandachtspunten van de Boston Bacterial Meeting (BBM) 2019
Bepaling van zuurneutraliserend vermogen voor OTC-antacida
Type 1 diabetes gekoppeld aan darmmicrobioom en genetische factoren
Slaapkwaliteit kan een indicator zijn voor later onderzoek naar de ziekte van Alzheimer
Beperkte darmontsteking bij COVID-19
De ziekte van COVID-19 wordt voornamelijk gekenmerkt door koorts, hoest, en luchtwegklachten. Echter, het is nu ook bekend dat het veel andere organen aantast, vooral de darm. In feite, tot 60% van de
Rauw voer voor huisdieren een risico voor mens en dier
Onderzoekers hebben in een nieuwe studie ontdekt dat honden en katten die rauw vlees eten, antibioticaresistente bacteriestammen op mensen kunnen verspreiden. Hun studie getiteld, “Rauw vlees-gebaseer
Infliximab kan de effectiviteit van sommige COVID-19-vaccins belemmeren
Aangezien veel landen hard worden getroffen door herhaalde golven van ernstige acute respiratoire syndroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infectie, met bijbehorende hoge percentages symptomatische coronav