Stammzellstudie zeigt, wie die Genaktivität die Menge der Immunzellenproduktion bei Mäusen moduliert

Wenn Menschen älter werden oder krank werden, kann ihr Immunsystem erschöpft sein und weniger in der Lage sein, Viren wie Grippe oder COVID-19 abzuwehren. In einer neuen Mausstudie veröffentlicht in Wissenschaftliche FortschritteForscher des USC-Stammzellenlabors von Rong Lu beschreiben, wie eine spezifische Genaktivität möglicherweise die Produktion von Immunzellen steigern könnte.

„Hämatopoetische Stammzellen oder HSCs produzieren Blut- und Immunzellen, aber nicht alle HSCs sind gleichermaßen produktiv“, sagte der korrespondierende Autor der Studie, Rong Lu, Ph.D., außerordentlicher Professor für Stammzellbiologie und regenerative Medizin in der Biomedizin Ingenieurwesen, Medizin und Gerontologie am USC und Stipendiat der Leukemia & Lymphoma Society. „Wir wollten den Mechanismus verstehen, warum manche Stammzellen mehr Immunzellen produzieren, während andere Stammzellen weniger produzieren.“

Mit diesem Ziel vor Augen entwickelten der Erstautor Du Jiang, Ph.D., und seine Kollegen im Lu Lab der Keck School of Medicine der USC neue Techniken zum Verständnis des quantitativen Zusammenhangs zwischen der Produktion von Immunzellen und der Genexpression im Labor Mäuse. Die Wissenschaftler markierten einzelne Stammzellen mit genetischen „Barcodes“, um ihre Immunzellproduktion zu verfolgen. Anschließend korrelierten sie die Barcode-Verfolgung mit Messungen der Genexpressionsaktivität. Sie entwickelten außerdem innovative bioinformatische Ansätze zur Charakterisierung ihrer quantitativen Assoziation.

Durch die Nutzung dieser technischen Fortschritte identifizierten die Wissenschaftler fast 40 Gene – darunter Gene, die mit Krankheiten wie dem Myelodysplastischen Syndrom, einer Krebsart, die durch abnormale blutbildende Zellen verursacht wird – in Zusammenhang stehen und mit der Produktion von Immunzellen zusammenhängen.

Sie entdeckten Zusammenhänge zwischen der Aktivität dieser Gene und sowohl der Menge als auch der Vielfalt der produzierten Immunzellen. Beispielsweise sind bestimmte Gene mit der Produktion lymphoider Zellen verbunden, andere mit myeloischen Zellen und wieder andere mit einem gesunden Gleichgewicht verschiedener Immunzelltypen.

Einige der Gene zeigten, was die Wissenschaftler als „ständige Assoziation“ beschrieben, nur mit der Produktion von Lymphozyten. Mit anderen Worten: Auf jeder Ebene der Lymphozytenproduktion war die Genexpression immer mit der Lymphozytenproduktion verbunden.

Einige andere Gene hatten nur einen „diskreten Zusammenhang“ mit der Produktion von Lymphozyten. Dies bedeutet, dass die Genaktivität mit der Lymphozytenproduktion innerhalb eines bestimmten Bereichs der Lymphozytenproduktionsniveaus verbunden war.

Am häufigsten haben Gene entweder eine „unimodale oder multimodale“ Assoziation mit der Produktion von Immunzellen. In diesen Fällen, an denen sowohl lymphoide als auch myeloische Zellen beteiligt waren, war die Genaktivität nur auf einer oder mehreren spezifischen Ebenen der Immunzellproduktion mit der Produktion von Immunzellen verbunden.

„In dieser Studie zeigen wir, dass die meisten Gene, die mit der Produktion von Immunzellen in Verbindung stehen, nur auf bestimmten Ebenen der Produktion von Immunzellen assoziiert sind“, sagte Jiang, der seinen Doktortitel erworben hat. im Lu Lab. „Unsere Ergebnisse können Strategien zur Optimierung der Knochenmarktransplantation beeinflussen – zum Beispiel durch die Auswahl von Spenderknochenmarkzellen mit Genaktivität, die mit einem hohen und ausgewogenen Maß an Immunzellproduktion verbunden ist.“

Weitere Autoren sind Adnan Y. Chowdhury, Anna Nogalska, Jorge Contreras, Yeachan Lee, Mary Vergel-Rodriguez und Melissa Valenzuela vom Lu Lab.