Передовые технологии позволяют получить детальную картину патологии легких при COVID-19

Группа исследователей из Weill Cornell Medicine и NewYork-Presbyterian использовала передовые технологии и аналитику для составления карт, при разрешении одной ячейки, клеточный ландшафт пораженной легочной ткани при тяжелой форме COVID-19 и других инфекционных заболеваниях легких.

В исследовании, опубликовано в сети 29 марта в Природа , исследователи визуализировали аутопсию легочной ткани таким образом, чтобы одновременно выделить десятки молекулярных маркеров на клетках. Анализ этих данных с использованием новых аналитических инструментов позволил по-новому взглянуть на причины повреждений при этих заболеваниях легких и получить богатый источник данных для дальнейших исследований.

«COVID-19 - сложное заболевание, и мы до сих пор не понимаем, что именно он делает со многими органами, но с этим исследованием мы смогли разработать гораздо более четкое понимание его воздействия на легкие, "сказал соавтор доктор Оливье Элементо, профессор физиологии и биофизики, директор Института точной медицины Кэрил и Исраэль Энгландер, заместитель директора Его Королевского Высочества принца Алвалида бин Талала бин Абдулазиза Альзауда Института вычислительной биомедицины в Weill Cornell Medicine и содиректор WorldQuant Initiative for Quantitative Prediction, который профинансировал технологию анализа отдельных клеток ткани. «Я думаю, что технологический подход, который мы использовали здесь, станет стандартом для изучения таких заболеваний».

Традиционный анализ тканей, часто используют химические красители или меченые антитела, которые маркируют различные молекулы на клетках и могут выявить важные особенности вскрытых тканей. Тем не мение, этот подход ограничен количеством объектов, которые он может отмечать одновременно. Он также обычно не позволяет проводить подробный анализ отдельных клеток в тканях, сохраняя при этом информацию о том, где клетки были в ткани.

Основная технология, которую исследователи использовали в исследовании, технология, называемая массовой цитометрией с визуализацией, в значительной степени преодолевает эти ограничения. Он использует набор антител с металлическими метками, которые могут одновременно маркировать до нескольких десятков молекулярных маркеров на клетках в тканях. Специальный лазер сканирует помеченные срезы тканей, испарение металлических ярлыков, и отчетливые сигнатуры металлов обнаруживаются и соотносятся с положением лазера. Этот метод по существу отображает точное местоположение клеток в образце, а также рецепторы на поверхности каждой клетки и другие важные идентифицирующие маркеры. Всего более 650, Было проанализировано 000 клеток.

Исследователи применили этот метод к 19 образцам легочной ткани, взятым у пациентов, умерших от тяжелой формы COVID-19. острая бактериальная пневмония, или бактериальный или связанный с гриппом острый респираторный дистресс-синдром, плюс четыре образца легочной ткани, взятые у людей, не страдающих легочными заболеваниями.

Результаты, полученные в образцах из случаев COVID-19, в целом соответствовали тому, что известно об этом заболевании. но прояснил это знание более детально. Они показали, например, что клетки, называемые альвеолярными эпителиальными клетками, которые опосредуют газообменную функцию легких, являются основными целями заражения SARS-CoV-2, коронавирус, вызывающий COVID-19.

Анализ показал, что эти инфицированные клетки не только подвергаются атаке иммунных клеток, инфильтрирующих легкие, что может помочь объяснить, почему воспаление часто продолжает ухудшаться при тяжелой форме COVID-19 и в конечном итоге вызывает такие обширные и относительно неизбирательные повреждения.

Одним из сюрпризов был тот возраст и пол, два основных фактора риска смерти от COVID-19, не имели видимых различий на гистологическом уровне, после того, как COVID-19 перешел в тяжелую стадию.

Результаты также показали, что лейкоцитов, называемых макрофагами, гораздо больше в легких пациентов с тяжелой формой COVID-19 по сравнению с другими заболеваниями легких. тогда как лейкоциты, называемые нейтрофилами, наиболее распространены при бактериальной пневмонии - различие, которое может иметь отношение к разработке будущих методов лечения этих инфекционных заболеваний.

Общий, исследование дает детальную картину процесса заболевания COVID-19 и его отличий от других инфекционных заболеваний легких. Это вызвало новые исследовательские вопросы, которые сейчас исследуются, следователи сказали:и включает в себя множество наблюдений, которые были бы невозможны с помощью стандартных методов патологии.

«Применение технологий, подобных тому, что мы здесь продемонстрировали, значительно повысит полезность исследований болезней на основе аутопсии, "сказал соавтор доктор Ален Борчук, профессор патологии и лабораторной медицины в Weill Cornell Medicine и патолог в NewYork-Presbyterian / Weill Cornell Medical Center.

Исследователи подчеркнули, что этот метод будет применим не только к широкому кругу других заболеваний, при которых можно получить ткани, но также должны дать врачам и ученым впервые практический метод для определения важных различий в категориях болезней.

<цитата>

Традиционно для легких, печень, и других заболеваний органов, у нас есть эти обширные диагнозы, которые фактически охватывают несколько различных заболеваний - теперь у нас есть инструмент, который позволит нам регулярно различать эти различные заболевания, и, надеюсь, использовать эти различия для более эффективного лечения пациентов. Я думаю, это может произвести революцию в медицине ».

Доктор Роберт Шварц, Соавтор, Доцент медицины, Отделение гастроэнтерологии и гепатологии в Weill Cornell Medicine, и патологоанатом в Пресвитерианском медицинском центре Нью-Йорка / Вейл Корнелл

• Исследовательский консорциум определяет механизмы клеточного стресса при хроническом воспалительном забол…
• Новый подход может помочь выявить пациентов с риском рака пищевода