การสังเกตการเปลี่ยนแปลงของเซลล์หลอดเลือดสามารถช่วยตรวจหาหลอดเลือดแดงอุดตันในระยะเริ่มต้นได้

โดยใช้เทคโนโลยีจีโนมิกส์อันล้ำสมัย, ทีมนักวิจัยสหวิทยาการในเคมบริดจ์และลอนดอนได้จับเซลล์กล้ามเนื้อหลอดเลือดจำนวนเล็กน้อยในหลอดเลือดของหนูขณะทำการสลับและอธิบายคุณสมบัติทางโมเลกุลของพวกมัน. นักวิจัยใช้วิธีการใหม่ที่เรียกว่าการจัดลำดับ RNA เซลล์เดียว, ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถติดตามกิจกรรมของยีนส่วนใหญ่ในจีโนมในเซลล์กล้ามเนื้อหลอดเลือดหลายร้อยเซลล์.

การค้นพบของพวกเขา, เผยแพร่วันนี้ใน การสื่อสารธรรมชาติ, สามารถปูทางในการตรวจจับ 'การสลับ'’ เซลล์ในมนุษย์, อาจทำให้สามารถวินิจฉัยและรักษาโรคหลอดเลือดได้ในระยะเริ่มแรกในอนาคต.

โรคหลอดเลือดแข็งตัวสามารถนำไปสู่โรคหลอดเลือดหัวใจร้ายแรง เช่น หัวใจวายและโรคหลอดเลือดสมอง. แม้ว่าปัจจุบันยังไม่มีวิธีรักษาที่ทำให้หลอดเลือดกลับตีบได้, การแทรกแซงวิถีชีวิต เช่น การปรับปรุงอาหาร และการออกกำลังกายที่เพิ่มขึ้นสามารถลดความเสี่ยงที่อาการจะแย่ลงได้; การตรวจพบตั้งแต่เนิ่นๆสามารถลดความเสี่ยงนี้ได้.

“เรารู้ว่าแม้ว่าเซลล์เหล่านี้ในเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีจะมีลักษณะคล้ายกันก็ตาม, จริงๆ แล้วพวกมันค่อนข้างผสมกันในระดับโมเลกุล,” ดร. Helle Jørgensen อธิบาย, ผู้นำกลุ่มแผนกเวชศาสตร์หัวใจและหลอดเลือดของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์, ซึ่งเป็นผู้ร่วมกำกับการศึกษา.

“อย่างไรก็ตาม, เมื่อเราได้รับผลลัพธ์, มีเซลล์จำนวนน้อยมากในภาชนะที่โดดเด่นจริงๆ. เซลล์เหล่านี้สูญเสียการทำงานของยีนเซลล์กล้ามเนื้อโดยทั่วไปไปหลายระดับ, และแสดงยีนที่เรียกว่า Sca1 แทน ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในการทำเครื่องหมายเซลล์ต้นกำเนิด, 'เซลล์ต้นแบบ' ของร่างกาย”

ความสามารถในการตรวจจับกิจกรรม (หรือ 'การแสดงออก') ยีนหลายพันยีนขนานกันในเซลล์ที่เพิ่งค้นพบเหล่านี้เป็นตัวเปลี่ยนเกม, นักวิจัยกล่าว.

“การจัดลำดับ RNA เซลล์เดียวทำให้เราเห็นว่านอกเหนือจาก Sca1, เซลล์เหล่านี้แสดงยีนอื่นๆ ทั้งชุดที่ทราบบทบาทในกระบวนการเปลี่ยน,” Lina Dobnikar กล่าว, นักชีววิทยาด้านคอมพิวเตอร์จากสถาบัน Babraham และเป็นผู้เขียนร่วมคนแรกในการศึกษานี้.

“แม้ว่าเซลล์เหล่านี้ไม่จำเป็นต้องแสดงคุณสมบัติของเซลล์ที่ถูกสับเปลี่ยนโดยสมบูรณ์ก็ตาม, เราเห็นได้ว่าเราจับพวกมันได้ขณะเปลี่ยนเครื่อง, ซึ่งเมื่อก่อนไม่สามารถทำได้”

เพื่อยืนยันว่าเซลล์ที่ผิดปกติเหล่านี้มีต้นกำเนิดมาจากเซลล์กล้ามเนื้อ, ทีมงานใช้เทคโนโลยีใหม่อีกอย่างหนึ่ง, เรียกว่าการติดฉลากเชื้อสาย, ซึ่งทำให้นักวิจัยสามารถติดตามประวัติการแสดงออกของยีนในแต่ละเซลล์ได้.

“แม้ว่าเซลล์จะปิดยีนเซลล์กล้ามเนื้อไปโดยสิ้นเชิงก็ตาม, การติดฉลากเชื้อสายแสดงให้เห็นว่าเมื่อถึงจุดหนึ่งพวกเขาหรือบรรพบุรุษของพวกเขาก็เป็นเซลล์กล้ามเนื้อทั่วไปจริงๆ,” แอนนาเบล เทย์เลอร์ กล่าว, นักชีววิทยาด้านเซลล์ในห้องทดลองของJørgensenและเป็นผู้เขียนร่วมคนแรกในการศึกษานี้.

การทราบรายละเอียดระดับโมเลกุลของเซลล์ที่ผิดปกติเหล่านี้ทำให้สามารถศึกษาพฤติกรรมของเซลล์เหล่านี้ในการเกิดโรคได้. นักวิจัยยืนยันว่าเซลล์เหล่านี้มีจำนวนมากขึ้นในหลอดเลือดที่เสียหายและในเนื้อเยื่อไขมันในหลอดเลือด, อย่างที่คาดหวังจากการเปลี่ยนเซลล์.

“เราโชคดีที่เทคโนโลยีการจัดลำดับ RNA เซลล์เดียวได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในขณะที่เรากำลังดำเนินการในโครงการนี้,” ดร. มิคาอิล สปิวาคอฟ กล่าว, นักชีววิทยาจีโนมิกส์และผู้นำกลุ่มที่ MRC London Institute of Medical Sciences, ซึ่งเป็นผู้ร่วมกำกับการศึกษาร่วมกับJørgensen. ดร. สปิวาคอฟทำงานนี้ในขณะที่เขาเป็นผู้นำกลุ่มที่สถาบันบาบราฮัม. “เมื่อเราเริ่มต้นออก, การดูเซลล์หลายร้อยเซลล์ถือเป็นขีดจำกัด, แต่สำหรับการวิเคราะห์คราบไขมันในหลอดเลือด เราต้องการหลายพันชิ้นจริงๆ. เมื่อถึงเวลาที่เราได้ทำการทดลองนี้, มันเป็นไปได้แล้ว”

parser สังเกตวิดีโอคำบรรยาย, การค้นพบโดยทีมงานอาจปูทางไปสู่การติดเชื้อหลอดเลือดได้ตั้งแต่เนิ่นๆ และรักษาได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น.

“ตามทฤษฎี, การเห็นการเพิ่มขึ้นของจำนวนเซลล์ที่เปลี่ยนในหลอดเลือดที่แข็งแรงควรส่งสัญญาณเตือน,” ยอร์เกนเซ่นกล่าว. “ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง, การทราบลักษณะทางโมเลกุลของเซลล์เหล่านี้อาจช่วยในการเลือกกำหนดเป้าหมายด้วยยาเฉพาะเจาะจง. อย่างไรก็ตาม, มันยังคงเป็นวันแรก. การศึกษาของเราเสร็จสิ้นในหนู, โดยที่เราสามารถรับเซลล์กล้ามเนื้อหลอดเลือดจำนวนมาก และปรับเปลี่ยนจีโนมของพวกมันเพื่อการติดฉลากเชื้อสาย. ยังจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อแปลผลลัพธ์ของเราเป็นเซลล์ของมนุษย์ก่อนแล้วจึงส่งไปที่คลินิก”

การวิจัยได้รับทุนจาก British Heart Foundation และ UK Research and Innovation.

แหล่งที่มา: www.sciencedaily.com, มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์