Un database sulle cellule endoteliali può migliorare la nostra comprensione della funzione di quasi 100.000 km di vasi sanguigni specializzati nel corpo dei mammiferi. Questa è la prospettiva di un progetto di ricerca appena pubblicato sulla rivista scientifica Cell.
Nuove conoscenze sorprendenti sulle cellule endoteliali in una dozzina di diversi tessuti murini sono ora disponibili in un database ad accesso aperto, facile da usare per i professionisti. Questo è il risultato di un nuovo studio innovativo della ricerca , pubblicato oggi sulla rivista Cell . Uno studio che può aiutare a spiegare perché vi sono, ad esempio, rigetti di trapianto di polmone più gravi rispetto ad altri organi.
Coinvolto nello studio è stata recentemente nominata la professoressa assistente Joanna Kalucka del Dipartimento di Biomedicina e l’Istituto di studi avanzati di Aarhus (AIAS) dell’Università di Aarhus, in Danimarca. Joanna Kalucka insieme ai colleghi Laura de Rooij e Jermaine Goveia di Katholieke Universiteit (KU) Leuven e VIB, Belgio, sono le prime autrici dello studio.
Descrivono il nuovo risultato della ricerca e il relativo Atlante delle cellule endoteliali come uno strumento che può essere utilizzato per migliorare i trattamenti per molte malattie che coinvolgono i vasi sanguigni.
“I vasi sanguigni formano una rete di piccoli e grandi condotti di trasporto che, supportati da cellule endoteliali, portano ossigeno, sostanze nutritive e rifiuti da e verso gli organi. Se tutti i vasi sanguigni di un corpo umano fossero posti uno accanto all’altro, la lunghezza sarebbe di almeno due volte e mezzo la circonferenza della terra, o circa 100.000 km di vasi sanguigni. Ciò dimostra l’importanza significativa dei vasi sanguigni e sottolinea la giustificazione della nostra mappatura “, afferma Joanna Kalucka.
Le cellule endoteliali sono uno strato specializzato di cellule che si trovano all’interno di tutti i nostri vasi sanguigni e il presente studio conferma la conoscenza precedente che queste cellule si adattano al loro ambiente circostante e alle varie funzioni e necessità degli organi.
Nel presente studio, sono caratterizzate le cellule endoteliali nei vasi sanguigni del cervello di topo, polmone, fegato, colon, intestino tenue, testicoli, reni, milza, cuore e diversi gruppi muscolari. Questa mappatura, secondo Joanna Kalucka, ha sorpreso i ricercatori in diversi modi.
“Se guardi un organo come il cervello, le cellule endoteliali si allineano strettamente e formano un monostrato continuo molto stretto che consente al sangue di fluire rapidamente e senza sforzo per fornire ossigeno al cervello, limitando nel contempo il passaggio di tossine e agenti patogeni. Nella metafora del trasporto, corrisponderebbe a un’autostrada appena asfaltata che è liscia e stabile. Nel fegato, d’altra parte, le cellule endoteliali corrispondono a una strada lastricata di ciottoli “, dice Joanna Kalucka.
Spiega che le aperture e le crepe dei ciottoli, la loro morfologia, esistono a causa delle funzioni metaboliche del fegato, che coinvolgono il traffico di nutrienti.
“Per una funzionalità epatica ottimale, è necessario formare vasi sanguigni porosi poiché ciò crea la possibilità che i nutrienti passino. Ecco perché sospettavamo che le cellule endoteliali avessero diverse firme molecolari in vari organi e questo ha ispirato la nostra ricerca”, afferma Joanna Kalucka.
“Questo atlante ci supporta ora per comprendere gli spunti molecolari attribuiti alle cellule endoteliali che sono, nella metafora del trasporto, le cellule che assomigliano alla struttura di autostrade o ciottoli o altre disposizioni che un particolare tessuto o organo richiede.”
Il team di ricerca è convinto che la mappatura delle cellule endoteliali faciliterà lo sviluppo di nuovi farmaci e altri metodi di trattamento. Joanna Kalucka prevede che il trattamento dei “grandi assassini”, ad esempio malattie cardiovascolari (cardiache), come ictus e aterosclerosi, nonché il cancro potrebbe beneficiare delle conoscenze generate da questo nuovo atlante.
Lo stesso vale per fegato, polmone e intestino, in cui le cellule endoteliali rappresentano il primo punto di contatto con cellule immunitarie o agenti patogeni. Soprattutto nel polmone, le cellule endoteliali sono dotate di molecole in grado di generare una risposta immunitaria. Queste informazioni potrebbero essere il pangrattato di una scoperta molto più grande e aiuteranno a spiegare perché ci sono rigetti più gravi dell’innesto di polmoni trapiantati rispetto ad altri organi.
Il metodo di mappatura dello studio è un’analisi di sequenziamento dell’RNA a singola cellula che documenta il profilo di espressione genica (trascrittoma) delle singole cellule endoteliali. Un lettore critico potrebbe sottolineare che i ricercatori hanno mappato le cellule endoteliali dei topi e che i topi sono un modello imperfetto per le malattie umane, il che è ovviamente un dato di fatto. Al contrario, Joanna Kalucka sottolinea che per essere in grado di sviluppare nuovi farmaci, abbiamo ancora bisogno di modelli animali per prevedere l’efficacia dei farmaci nell’uomo.
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Il nuovo database è ospitato dal laboratorio dell’autore senior dell’articolo, il professor Peter Carmeliet della Katholieke Universiteit (KU) KU Leuven in Belgio, che è anche professore aggiunto onorario di Skou all’Università di Aarhus. In pratica, il database è creato dal VIB-KU Leuven Cancer Biology Center, a cui è associato anche Carmeliet: https: /
Maggiori informazioni sui risultati della ricerca
Nello studio, le cellule endoteliali di 11 diversi tessuti murini sono state isolate e sequenziate utilizzando una tecnologia all’avanguardia, il cosiddetto sequenziamento dell’RNA a singola cellula. Questo approccio ha fornito ai ricercatori informazioni su oltre 32.000 trascrittomi di cellule endoteliali singole e ha portato all’identificazione di 78 sotto-cluster di cellule endoteliali, inclusi diversi sottotipi inattesi di cellule endoteliali. Lo studio ha anche permesso ai ricercatori di eseguire un confronto della vascolarizzazione tra e all’interno di diversi organi del mouse da più angolazioni e fornisce una ricca risorsa per il campo della biologia vascolare.