Sel Kekebalan yang Baru Ditemukan Berperan dalam Stroke Hemoragik

Dalam pekerjaan yang akan meningkatkan studi penyakit yang berbeda seperti: stroke dan demensia, para peneliti di UC San Francisco telah membuat katalog semua sel yang membentuk pembuluh darah otak manusia, bersama dengan lokasinya dan gen yang ditranskripsikan di masing-masing sel.

Atlas tersebut mencirikan lebih dari 40 jenis sel yang sebelumnya tidak diketahui, termasuk populasi sel imun yang komunikasinya dengan sel vaskular otak berkontribusi pada perdarahan stroke hemoragik. Bentuk stroke yang menghancurkan ini menyumbang 10-15 persen dari semua stroke di AS, sebagian besar di antara orang yang lebih muda. Sekitar setengah dari stroke hemoragik berakibat fatal.

Temuan ini akan menjadi dasar untuk penelitian baru tentang pembuluh darah otak secara global, kata para ilmuwan.

“Penelitian ini memberi kita peta dan daftar target untuk mulai mengembangkan terapi baru yang dapat mengubah cara kita mengobati banyak penyakit serebrovaskular,” kata Ethan Winkler, MD, PhD, seorang ahli bedah saraf dan rekan penelitian di the Institut Ilmu Saraf UCSF Weill dan salah satu penulis utama penelitian ini, yang muncul dalam edisi Sains.

Kusut di Pembuluh Darah Otak

Tim, dipimpin oleh adik Adib, MD, profesor Bedah Neurologis dan Daniel Lim, MD, PhD, profesor Bedah Neurologis, keduanya anggota UCSF Weill Institute for Neuroscience, bersama dengan Tomasz Nowakowski, PhD, menganalisis sel-sel dalam malformasi arteriovenosa, atau AVMs, jalinan arteri yang tidak terbentuk dengan baik di otak yang sering menjadi sumber stroke hemoragik. Mereka membandingkan AVM dengan sampel pembuluh darah otak normal dari lima sukarelawan yang sudah menjalani operasi otak untuk epilepsi.

Pembuluh darah di AVM ini (biru) mengandung sel-sel kekebalan (hijau) yang mengganggu kestabilan pembuluh darah, berpotensi menyebabkan stroke. Kredit gambar: Jayden Ross dan Ethan Winkler

Beberapa dari 44 sampel jaringan AVM, yang diperoleh selama operasi halus yang dilakukan oleh Abla, Kepala Bedah Neurologis, telah dikeluarkan dari otak pasien saat masih utuh, dan sampel lainnya hanya dikeluarkan setelah mereka mulai berdarah. Tiga jenis jaringan – normal, AVM utuh, dan AVM yang berdarah – memungkinkan para peneliti untuk mendapatkan gambaran yang lebih lengkap tentang perbedaan antara bagaimana sel berfungsi secara normal dan dalam berbagai keadaan penyakit.

Bekerja sama dengan Pusat Penelitian Serebrovaskular, tim menggunakan pengurutan mRNA sel tunggal pada lebih dari 180.000 sel untuk menentukan gen mana yang diekspresikan dalam sampel yang berbeda dan mencocokkan ekspresi gen dengan lokasi sel. Chang Kim, seorang mahasiswa pascasarjana di bidang bioinformatika di UCSF dan penulis utama studi tersebut, kemudian mengembangkan analisis komputer yang membandingkan ekspresi gen dalam sel normal dan sel yang sakit.

Kejutan Sel Kekebalan Tubuh

Hasilnya mengungkapkan tidak hanya berbagai jenis sel baru, tetapi populasi sel kekebalan yang muncul untuk berkomunikasi dengan sel otot polos di arteri yang sakit dan melemahkannya, mengakibatkan stroke. Para ilmuwan telah menduga bahwa sistem kekebalan diaktifkan oleh malformasi seperti AVM. Tetapi Nowakowski berkata, “tanpa penelitian ini, kami tidak akan dapat menunjukkan dengan tepat populasi sel yang sangat spesifik ini dalam darah yang mungkin menjadi pendorong utama perkembangan penyakit.”

Mengidentifikasi sel-sel kekebalan spesifik ini benar-benar mengubah cara para peneliti berpikir tentang mengobati penyakit vaskular semacam ini, tambahnya. Jika sel-sel bersirkulasi dalam darah, ada kemungkinan untuk mengurangi risiko stroke dengan memodulasi sistem kekebalan tubuh.

“Ini membuka potensi terapeutik yang sangat besar,” kata Nowakowski.

Potensi itu melampaui stroke. Peta tersebut dapat membantu menyelidiki penyakit neurovaskular, termasuk salah satu yang paling umum: demensia.

“Banyak bentuk demensia, termasuk Alzheimer, tampaknya memiliki dasar pembuluh darah,” kata Lim. “Kami membutuhkan atlas seperti ini untuk lebih memahami bagaimana perubahan pada pembuluh darah dapat berkontribusi pada hilangnya kognisi dan memori.”

“Pekerjaan ini benar-benar kolaborasi yang indah antara ahli bedah-ilmuwan dan ahli biologi molekuler, yang terjadi di tempat dengan akses luar biasa ke spesimen klinis,” kata Lim. “Itulah yang membuat Institut Ilmu Saraf Weill di UCSF begitu istimewa.”

Sementara banyak institusi tidak memiliki akses ke semua sumber daya penting ini, mereka akan memiliki akses ke kumpulan data dari penelitian ini, tambah Lim. Nowakowski percaya bahwa informasi ini akan memungkinkan para peneliti di seluruh dunia untuk melakukan analisis yang jauh lebih murah pada sejumlah besar pasien, yang merupakan satu-satunya cara untuk mendapatkan gambaran yang lebih lengkap tentang bagaimana penyakit vaskular beroperasi.

“Memahami penyakit serebrovaskular pada tingkat seluler dan molekuler akan membawa pekerjaan banyak peneliti ke arah baru,” kata Lim.

‘Tabel Periodik Jenis Sel’

Studi tim berkontribusi pada Atlas Sel Manusia, upaya internasional untuk membuat peta referensi sel untuk seluruh tubuh.

Nowakowski menyebut atlas ini sebagai “tabel periodik jenis sel.” Sama seperti tabel periodik kimia mengatur unsur-unsur ke dalam struktur yang memungkinkan ahli kimia untuk menarik hubungan antara mereka berdasarkan di mana mereka muncul dalam tabel, atlas sel manusia mengungkapkan lokasi sel dalam tubuh dan interaksi yang dihasilkan di antara mereka.

Meskipun ada banyak pekerjaan yang dilakukan di seluruh dunia untuk menghasilkan atlas ini untuk organ dan jaringan yang berbeda, banyak dari mereka hanya memetakan lokasi geografis sel. Perbandingan sel normal dan abnormal dalam penelitian ini membawanya ke tingkat yang lebih tinggi, memberikan panduan yang sangat halus untuk pengembangan obat.

“Studi kami benar-benar menunjukkan bagaimana sel atlas dapat dimanfaatkan,” kata Nowakowski. “Dengan ‘tabel periodik’ kami sebagai referensi, kami dapat mulai menanyakan sel mana yang mungkin salah dalam penyakit dan dengan tepat menargetkan sel-sel tersebut untuk terapi.”

Sumber: UCSF