Atlasul celular al sânului uman: o nouă perspectivă asupra biologiei mamare

Cercetătorii care au realizat cel mai mare și mai cuprinzător atlas al țesutului mamar normal din lume afirmă că acesta ar putea oferi o modalitate unică de a înțelege biologia sânului și ar putea ajuta la identificarea țintelor terapeutice pentru boli precum cancerul de sân . Cercetarea adaugă o nouă dimensiune eforturilor de a descifra complexitatea corpului uman și oferă informații esențiale care ar putea contribui la tratamentul diferitelor boli mamare, în special al cancerului de sân.

Un proiect de amploare

Corpul uman conține aproximativ 200 de tipuri diferite de celule, dintre care 12 se găsesc în țesutul mamar normal. Studiile anterioare asupra țesutului mamar s-au concentrat pe celulele epiteliale, care pot da naștere cancerului. Totuși, tipurile de celule neepiteliale nu au fost examinate în profunzime prin abordări genomice. Tehnicile de cartografiere spațială permit realizarea unei hărți a celulelor din țesuturi

Nicholas Navin, cercetător principal la Centrul Oncologic MD Anderson din Texas, declară: „Suntem încântați că acest proiect de amploare a fost finalizat,” și adaugă: „Folosind diverse tehnologii, am reușit să descriem în mare detaliu toate tipurile și stările celulare diferite din regiunile principale ale sânului. Considerăm că acest instrument va fi foarte util tuturor celor care studiază cancerul de sân și alte boli, precum mastita, precum și dezvoltarea sânului și eșecul alăptării."

La 28 iunie 2023, Nature a publicat rezultatele acestui proiect remarcabil, care face parte din inițiativa mondială de creare a hărților celulare de referință pentru fiecare sistem de organe al corpului uman, coordonată de Consorțiul Atlasului Celular Uman.

Metodologia și rezultatele studiului

În noul studiu, cercetătorii au colectat și analizat 220 de probe de țesut mamar de la femei care suferiseră intervenții de reducție mamară sau mastectomie (îndepărtarea sânului). Dintre aceste femei, 46% erau albe, 41% de culoare, 7% de origine hispanică, iar pentru 6% originea etnică nu era cunoscută.

Pentru a crea Atlasul celular al sânului uman cercetătorii au profilat, de la cele 126 de femei participante, un total de 714 mii de celule prin metode de genomică unicelulară și spațială.

Diagrama fluxului de lucru al studiului: Prezentare generală și fluxul de lucru al proiectului Atlasului Țesutului Mamar Uman, în care au fost colectate probe de țesut mamar din diferite surse, urmate de secvențierea ARN la nivel de celulă unică și nucleu unic (10x Genomics), precum și de analiza spațială folosind CODEX (Akoya Biosciences), transcriptomică spațială (Visium 10x) Genomics) și smFISH (Resolve Biosciences și Vizgen Merscope). 

Cercetătorii au clasificat în detaliu 12 grupuri principale de tipuri celulare, incluzând trei tipuri de celule epiteliale, celule limfatice, celule vasculare, celule T, celule B, celule mieloide, adipocite, mastocite, fibroblaste și celule perivasculare.

Mai jos, o ilustrație a anatomiei sânului uman adult și o examinare anatomopatologică H&E care arată principalele tipuri de celule din țesutul mamar. 

Au fost identificate și 58 de stări celulare biologice, inclusiv diferențe în funcție de originea etnică, vârstă, indicele de masă corporală (IMC), obezitate, statusul menopauzal, sarcină și numărul de nașteri ale femeilor sănătoase.

Tehnicile de cartografiere spațială le-au permis cercetătorilor să examineze compoziția ARN și proteică a probelor și să înțeleagă unde și cum sunt distribuite diferitele tipuri de celule. Aceste tehnici au elucidat compoziția tipurilor celulare cunoscute și a noilor stări celulare în patru regiuni principale ale sânului: regiunile lobulare producătoare de lapte, regiunile ductale care transportă laptele, țesutul conjunctiv format din fibroblaste și regiunile adipoase alcătuite în principal din țesut gras.

Mai multe celule imunitare decât se anticipase

Cercetătorii se așteptaseră să găsească puține celule imunitare în țesutul normal. Totuși, au descoperit că 16,7% din totalul celulelor țesutului mamar normal erau celule imunitare, precum celulele mieloide, celulele T natural killer și celulele B. Aceste celule imunitare erau localizate în principal în jurul ductelor și lobulilor, în trei dintre cele patru regiuni tisulare majore.

Cercetătorii au găsit și o proporție neașteptat de mare (7,4%) de celule perivasculare, care includ pericitele și celulele musculare netede vasculare.

Mai jos, subtipurile diferitelor tipuri de celule din țesutul mamar uman (dendrogramă creată cu BioRender).

Mai mult, cercetătorii au evidențiat diferențe importante în compoziția țesutului mamar și în stările celulare, în funcție de originea etnică, vârstă și statusul menopauzal. De exemplu, femeile de culoare sunt afectate în mod disproporționat de subtipuri agresive ale cancerului de sân, precum cancerul de sân triplu negativ și cancerul de sân inflamator, însă se cunosc foarte puține lucruri despre cauzele care stau la baza acestor inegalități.

Cercetătorii au descoperit diferențe importante în țesutul mamar al femeilor de peste 50 de ani, comparativ cu femeile mai tinere. Au identificat și diferențe între stările celulare în funcție de statusul menopauzal. Obezitatea, IMC, sarcina și densitatea mamară au fost asociate cu diferențe mai mici în modificările tipurilor și stărilor celulare.

Concluzii

Cercetătorii subliniază că ar putea fi necesare studii suplimentare pentru a înțelege mai bine rolul funcțional al multora dintre aceste stări celulare și pentru a explora alți factori care ar putea avansa semnificativ cunoștințele despre biologia și bolile sânului uman. De exemplu, investigarea diferitelor celule imunitare ar putea contribui la dezvoltarea unor imunoterapii mai eficiente pentru anumite subtipuri de cancer mamar și ar putea clarifica rolul celulelor imunitare în progresia cancerului de sân.

Proiectul Atlasului Celular al Sânului Uman este în desfășurare și caută activ participante pentru îmbunătățirea și extinderea seturilor de date. Datele pot fi utilizate liber și sunt disponibile la navinlabcode.github.io.