các tế bào miễn dịch (màu đỏ) di cư gần các tế bào nguyên nhân xơ (màu xanh) vào cuối COVID-19. Hình ảnh do André Rendeiro cung cấp

Một nhóm do các nhà điều tra tại Weill Cornell Medicine và New York-Presbyterian dẫn đầu đã sử dụng công nghệ và phân tích tiên tiến để lập bản đồ, ở độ phân giải đơn bào, cảnh quan tế bào của mô phổi bị bệnh trong COVID-19 nghiêm trọng và các các bệnh phổi truyền nhiễm.

Trong nghiên cứu được công bố trực tuyến trên tạp chí Nature vào ngày 29 tháng 3 năm 2021, các nhà nghiên cứu đã chụp ảnh mô phổi được khám nghiệm tử thi theo cách đồng thời đánh dấu hàng chục dấu hiệu phân tử trên tế bào. Việc phân tích những dữ liệu này bằng các công cụ phân tích mới đã tiết lộ những hiểu biết mới về nguyên nhân gây ra thiệt hại cho những bệnh phổi này và một nguồn dữ liệu phong phú để nghiên cứu thêm.

“COVID-19 là một căn bệnh phức tạp và chúng tôi vẫn chưa hiểu chính xác những gì nó gây ra đối với nhiều cơ quan, nhưng với nghiên cứu này, chúng tôi đã có thể hiểu rõ hơn nhiều về tác động của nó đối với phổi,” đồng nghiệp nói. tác giả cao cấp Tiến sĩ Olivier Elemento, giáo sư sinh lý và lý sinh, giám đốc Viện Y học chính xác Caryl và Israel Englander, phó giám đốc HRH Prince Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Viện Alsaud về y sinh học tính toán tại Weill Cornell Medicine và đồng Giám đốc của Sáng kiến ​​Dự đoán Định lượng Thế giới, đã tài trợ cho công nghệ phân tích tế bào đơn của mô. “Tôi nghĩ rằng phương pháp tiếp cận công nghệ mà chúng tôi sử dụng ở đây sẽ trở thành tiêu chuẩn để nghiên cứu những căn bệnh như vậy.”

Phân tích mô truyền thống, thường sử dụng các vết hóa chất hoặc các kháng thể được gắn thẻ ghi nhãn các phân tử khác nhau trên tế bào, có thể tiết lộ các đặc điểm quan trọng của các mô được khám nghiệm tử thi. Tuy nhiên, cách tiếp cận này bị hạn chế về số lượng tính năng mà nó có thể đánh dấu đồng thời. Nó cũng thường không cho phép phân tích chi tiết các tế bào riêng lẻ trong mô trong khi vẫn giữ lại thông tin về vị trí của các tế bào trong mô.

Công nghệ chính mà các nhà điều tra sử dụng trong nghiên cứu, một công nghệ được gọi là phương pháp đo tế bào khối bằng hình ảnh, phần lớn đã khắc phục được những hạn chế đó. Nó sử dụng một tập hợp các kháng thể được gắn thẻ kim loại có thể đồng thời gắn nhãn lên đến hàng chục chỉ thị phân tử trên các tế bào trong mô. Một tia laser đặc biệt quét các phần mô được dán nhãn, làm bốc hơi các thẻ kim loại và các dấu hiệu riêng biệt của kim loại được phát hiện và tương quan với vị trí của tia laser. Về cơ bản, kỹ thuật này lập bản đồ chính xác vị trí của các tế bào trong mẫu cũng như các thụ thể trên bề mặt của mỗi tế bào và các dấu hiệu nhận biết quan trọng khác. Tổng cộng hơn 650.000 tế bào đã được phân tích.

Các nhà nghiên cứu đã áp dụng phương pháp này cho 19 mẫu mô phổi được khám nghiệm tử thi từ những bệnh nhân đã chết vì COVID-19 nghiêm trọng, viêm phổi cấp tính do vi khuẩn hoặc hội chứng suy hô hấp cấp tính do vi khuẩn hoặc cúm, cộng với 4 mẫu mô phổi được khám nghiệm tử thi từ những người không có phổi dịch bệnh.

Các tế bào miễn dịch (màu xanh lam) bao quanh các tế bào phổi bị nhiễm bệnh (màu xanh lá cây). Hình ảnh do André Rendeiro cung cấp

Các phát hiện trong các mẫu từ trường hợp COVID-19 hầu như phù hợp với những gì đã biết về căn bệnh này, nhưng đã làm rõ kiến ​​thức này một cách chi tiết hơn nhiều. Ví dụ, họ đã chỉ ra rằng các tế bào được gọi là tế bào biểu mô phế nang, trung gian cho chức năng trao đổi khí của phổi, là mục tiêu chính của sự lây nhiễm SARS-CoV-2, loại coronavirus gây ra COVID-19. Phân tích gợi ý rằng những tế bào bị nhiễm bệnh này không chỉ đơn lẻ để tấn công bởi các tế bào miễn dịch xâm nhập vào phổi, điều này có thể giúp giải thích tại sao tình trạng viêm thường tiếp tục trở nên tồi tệ hơn trong COVID-19 nghiêm trọng và cuối cùng gây ra tổn thương rộng rãi và tương đối bừa bãi như vậy.

Một điều ngạc nhiên là tuổi và giới, hai yếu tố chính gây nguy cơ tử vong đối với COVID-19, không có sự khác biệt rõ ràng ở mức độ mô học, một khi COVID-19 đã tiến triển đến giai đoạn nặng.

Kết quả cũng cho thấy rằng các tế bào bạch cầu được gọi là đại thực bào có nhiều hơn nhiều trong phổi của bệnh nhân COVID-19 nặng so với các bệnh phổi khác, trong khi các tế bào bạch cầu được gọi là bạch cầu trung tính phổ biến nhất trong bệnh viêm phổi do vi khuẩn – một sự khác biệt có thể liên quan đến phát triển các phương pháp điều trị trong tương lai cho các bệnh truyền nhiễm này.

Nhìn chung, nghiên cứu cung cấp một bức tranh chi tiết về quá trình bệnh trong COVID-19 và sự khác biệt của nó với các bệnh phổi truyền nhiễm khác. Các nhà điều tra cho biết, nó đã đặt ra những câu hỏi nghiên cứu mới hiện đang được điều tra và bao gồm vô số quan sát mà các kỹ thuật bệnh học tiêu chuẩn không thể thực hiện được.

“Việc áp dụng công nghệ như những gì chúng tôi đã chứng minh ở đây sẽ cung cấp một sự thúc đẩy lớn cho tiện ích của các nghiên cứu bệnh tật dựa trên khám nghiệm tử thi,” đồng tác giả cao cấp, Tiến sĩ Alain Borczuk, giáo sư bệnh học và y học phòng thí nghiệm tại Weill Cornell, cho biết Y học và một nhà nghiên cứu bệnh học tại Trung tâm Y tế NewYork-Presbyterian / Weill Cornell.

Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng kỹ thuật này không chỉ có thể áp dụng cho một loạt các bệnh khác mà mô có thể lấy được, mà còn lần đầu tiên cung cấp cho các bác sĩ và nhà khoa học một phương pháp thực tế để xác định sự khác biệt quan trọng trong các loại bệnh.

“Theo truyền thống đối với các bệnh phổi, gan và các cơ quan khác, chúng tôi có những chẩn đoán rộng này trên thực tế bao gồm nhiều bệnh khác nhau — giờ đây chúng tôi có một công cụ cho phép chúng tôi thường xuyên phân biệt giữa các bệnh khác nhau này và hy vọng có thể sử dụng những phân biệt đó trong điều trị bệnh nhân hiệu quả hơn, ”đồng tác giả, Tiến sĩ Robert Schwartz, phó giáo sư y khoa tại Khoa Tiêu hóa và Gan mật tại Weill Cornell Medicine, và là nhà bệnh lý học tại Trung tâm Y tế New York-Presbyterian / Weill Cornell cho biết. “Tôi nghĩ điều này có tiềm năng cách mạng hóa y học.”

Tham khảo: “Cảnh quan không gian của bệnh lý phổi trong quá trình tiến triển COVID-19” của André F. Rendeiro, Hiranmayi Ravichandran, Yaron Bram, Vasuretha Chandar, Junbum Kim, Cem Meydan, Jiwoon Park, Jonathan Foox, Tyler Hether, Sarah Warren, Youngmi Kim , Jason Reeves, Steven Salvatore, Christopher E. Mason, Eric C. Swanson, Alain C. Borczuk, Olivier Elemento và Robert E. Schwartz, 29 tháng 3 năm 2021, Nature, DOI: 10.1038 / s41586-021-03475-6

Nguồn: scitechdaily