Makrofagi w wykrywaniu raka
Makrofagi to podstawowe komórki odpornościowe, które stale monitorują i oczyszczają tkanki poprzez fagocytowanie martwych komórek i innych zanieczyszczeń. Proces ten ma miejsce podczas normalnej odnowy tkanek, ale także w przypadku chorób, w tym raka. Ponieważ makrofagi transportują „odpady tkankowe” przez układ limfatyczny do krwiobiegu, uważa się je za przydatne wskaźniki stanów patologicznych. Makrofagi powstają z monocytów, niejednorodnej populacji komórek składającej się z fenotypowo i funkcjonalnie odrębnych subpopulacji, których liczebność różni się w zdrowym oraz w chorym organizmie. W przypadku uszkodzenia tkanki aktywacji ulegają makrofagi tkankowe oraz zachodzi rekrutacja monocytów z krwi i szpiku kostnego w celu usunięcia umierających komórek.
Wykrywanie i monitorowanie makrofagów
Pomimo szeroko zakrojonych badań analizy makrofagów w warunkach klinicznych mają ograniczony zakres ze względu na niedostateczną wiedzę na temat ich szlaków dojrzewania i interakcji z innymi komórkami odpornościowymi. Głównym celem finansowanego przez ERBN projektu TiMaScan(odnośnik otworzy się w nowym oknie) było opracowanie minimalnie inwazyjnego narzędzia diagnostycznego umożliwiającego wykrywanie i monitorowanie raka przy pomocy makrofagów. Prowadzony przez wiodące europejskie instytucje badawcze projekt poświęcony jest badaniu biologii i funkcji monocytów, makrofagów oraz komórek dendrytycznych. „Projekt TiMaScan stanowi wspólne przedsięwzięcie ekspertów z dziedziny immunologii, onkologii i bioinformatyki, mający na celu przezwyciężenie aktualnych wyzwań w diagnostyce raka oraz utorowanie drogi przyszłym innowacjom”, podkreśla koordynator projektu Jacques J.M. van Dongen. Zespół wykorzystał połączenie transkryptomiki, proteomiki oraz zaawansowanej cytometrii przepływowej i masowej do analizy układu monocyt-makrofag(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w różnych warunkach, w tym w przypadku choroby nowotworowej.
Innowacyjne technologie
Ważną innowacją w projekcie TiMaScan jest wykorzystanie technik cytometrii przepływowej opartych na EuroFlow(odnośnik otworzy się w nowym oknie), które umożliwiają szczegółową ocenę fenotypową i ocenę funkcjonalną makrofagów tkankowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) oraz różnych podgrup monocytów we krwi(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Jak widać na powyższej ilustracji, umożliwiło to identyfikację 10 różnych podgrup monocytów w ludzkiej krwi, z których każda jest reprezentowana przez inny kolor. Te wielowymiarowe dane pozwalają na stworzenie kompleksowego profilu układu monocyt-makrofag i ułatwiają identyfikację biomarkerów specyficznych dla raka. „Innowacyjność projektu TiMaScan polega na skupieniu się na makrofagach przepływających z tkanek do krwiobiegu, a w szczególności na zawartości fagolizosomalnej tych komórek”, mówi van Dongen. Ponadto projekt TiMaScan wniósł znaczny wkład w zbadanie procesów trawienia w fagolizosomach. Dotychczas w diagnostyce laboratoryjnej hodowano przeciwciała przeciwko natywnym białkom w pełni złożonej strukturze. Jednak kwaśne środowisko fagolizosomów i trawienie przez endogenne proteazy uszkadzają rozpoznawane epitopy. W efekcie większość tradycyjnych przeciwciał nie rozpoznaje fragmentów białek w fagolizosomach. Naukowcy z projektu TiMaScan zbadali różne proteazy w podgrupach monocytów i makrofagów oraz opracowali nowe metody izolacji fagolizosomów na potrzeby badań proteomicznych. Dzięki temu możliwe jest dokładniejsze poznanie fragmentów białek pozostałych po fagocytozie i trawieniu za pośrednictwem proteaz, co toruje drogę do opracowania odpowiednich przeciwciał umożliwiających wykrywanie fragmentów białek specyficznych dla tkanek w krążących makrofagach tkankowych.
Zasięg międzynarodowy
Podejście translacyjne opracowane w projekcie TiMaScan umożliwia szybkie zastosowanie wyników badań w praktyce klinicznej. Za sprawą wykorzystania potencjału makrofagów tkankowych i najnowszych technologii projekt TiMaScan przyczyni się do powstania nowych narzędzi diagnostycznych, które można wdrożyć w placówkach opieki zdrowotnej, znacznie poprawiając skuteczność wczesnego wykrywania i monitorowania raka. Ta nieinwazyjna, efektywna i dokładna metoda diagnostyczna może potencjalnie zmienić oblicze opieki nad pacjentem. Przyszłe badania będą dotyczyć szerszych zastosowań tej technologii w monitorowaniu innych chorób.
