Gli scienziati del Wellcome—MRC Cambridge Stem Cell Institute hanno utilizzato una tecnologia all'avanguardia per profilare oltre 20, 000 singole cellule per produrre la prima "mappa cellulare" che descrive tutti i principali tipi di cellule presenti nella fase iniziale dello sviluppo dell'embrione di mammifero. I ricercatori hanno utilizzato la mappa per identificare un nuovo importante percorso coinvolto nello sviluppo delle cellule del sangue e affermano che la mappa potrebbe aprire nuove strade per lo sviluppo di farmaci e farmaci.
La nuova ricerca, pubblicato sulla rivista Biologia cellulare naturale , ha utilizzato la tecnologia pionieristica delle singole cellule per studiare l'attività genetica di oltre 20, 000 singole cellule presenti nell'embrione di topo in una fase iniziale di sviluppo quando si stanno formando organi importanti come il cuore e il cervello.
I modelli di attività genetica nell'embrione in via di sviluppo sono stati catturati nella nuova "mappa cellulare" che aiuterà gli scienziati a capire come le cellule crescono e acquisiscono tutte le varie funzioni specializzate necessarie per il funzionamento del corpo.
Il team ha dimostrato l'utilità della loro piattaforma identificando un nuovo percorso coinvolto nello sviluppo precoce delle cellule del sangue. Le cellule del sangue maturano nell'embrione insieme ad altri tessuti come il cuore, muscoli, vene e arterie, tuttavia ci sono ancora grandi lacune di conoscenza in queste aree.
Professor Bertie Göttgens, dal Wellcome—MRC Cambridge Stem Cell Institute e dal Cambridge Institute for Medical Research presso l'Università di Cambridge, ha dichiarato:"Cercando marcatori noti delle cellule del sangue sulla nostra 'mappa cellulare' siamo stati in grado di identificare il percorso di biosintesi dei leucotrieni come un nuovo regolatore dello sviluppo precoce del sangue".
"La disponibilità di cellule donatrici di sangue adeguate è un fattore limitante per molti pazienti che richiedono il trapianto di midollo osseo o trasfusioni di sangue specializzate. L'identificazione di nuove vie che guidano lo sviluppo normale delle cellule del sangue ha il potenziale per migliorare la nostra capacità di generare cellule del sangue per questi pazienti nel laboratorio."
I dati della mappa cellulare offrono anche nuove opportunità di sviluppo di farmaci. "Se sappiamo quali geni sono attivi nelle fasi chiave dello sviluppo, allora possiamo sviluppare farmaci per indirizzare i percorsi importanti e alterare la funzione cellulare in malattie come i difetti cardiaci congeniti, una delle malattie più comuni che richiedono un intervento chirurgico nei neonati, " ha detto l'autore dello studio, il dott. John Marioni, dal Cancer Research UK Cambridge Institute, l'EMBL-European Bioinformatics Institute e il Wellcome Trust Sanger Institute.
"Stiamo mettendo a disposizione di tutti i ricercatori questa mappa unicellulare completa e speriamo che possa essere utilizzata per rivelare percorsi precedentemente non riconosciuti che contribuiscono allo sviluppo dei mammiferi, se quello è polmone, cervello, fegato o qualsiasi altro tessuto corporeo."
Dott.ssa Mariana Delfino-Machin, Responsabile del programma MRC per il cancro, ha dichiarato:"Una grande sfida nella biologia cellulare è mettere insieme i passaggi precisi necessari per dare a una cellula la sua identità. Fino ad ora, i metodi sperimentali non hanno la precisione necessaria per percepire le differenze tra le cellule che spiegano come sviluppano identità diverse, e come queste differenze potrebbero causare la malattia. La caratterizzazione di 20, 000 singole cellule in un embrione di topo in fase post-impianto è un risultato impressionante, che fornisce una panoramica completa dei processi per guidare le cellule verso le loro identità individuali in quella fase."
Dott. Andrew Chisholm, Responsabile delle scienze cellulari e dello sviluppo presso Wellcome, ha dichiarato:"Si tratta di una caratterizzazione completa e profonda dei tipi di cellule presenti nell'embrione di topo in questa fase critica dello sviluppo, creando una ricca risorsa per la comunità. Lo studio illustra il potere delle tecniche basate su una singola cellula per comprendere lo sviluppo di organi come il cuore e il cervello. Potrebbe anche aiutare i ricercatori a migliorare i metodi per creare maturi, cellule specializzate da cellule staminali”.
