Τραυματισμοί: Οι ουλές πηγαίνουν περισσότερο από το δέρμα βαθιά. Μπορεί να εμφανιστεί σε οποιοδήποτε όργανο λόγω τραυματισμού από το κάπνισμα και την υπερβολική κατανάλωση αλκοόλ ή ως υποπροϊόν χρόνιων καταστάσεων όπως η ενδομητρίωση, οι καρδιαγγειακές παθήσεις και οι αυτοάνοσες διαταραχές. Ενώ ο σχηματισμός ουλής είναι απαραίτητος για την επούλωση του τραύματος, όταν η ουλή —ή η ίνωση— ξεφεύγει από τον έλεγχο, μπορεί να οδηγήσει σε θανατηφόρες συνέπειες, συμβάλλοντας σε σχεδόν 2 στους 10 θανάτους παγκοσμίως κάθε χρόνο. “Και δεν έχουμε ακόμη τίποτα όσον αφορά τα φάρμακα για τη θεραπεία της ίνωσης”, δήλωσε ο Jacques Behmoaras, ο οποίος είναι αναπληρωτής διευθυντής του Κέντρου Υπολογιστικής Βιολογίας και αναπληρωτής καθηγητής στο Πρόγραμμα Καρδιαγγειακών και Μεταβολικών Διαταραχών στο Duke-NUS.
Γοητευμένοι από αυτή την προσεκτικά ισορροπημένη διαδικασία, ο Behmoaras και οι συνάδελφοί του έψαξαν βαθύτερα, μεγεθύνοντας τον ρόλο των μακροφάγων, των ανοσοκυττάρων που είναι γνωστό ότι επιδιορθώνουν τραυματισμένους ιστούς και όργανα, για να προσδιορίσουν εάν τα μακροφάγα που λειτουργούν στην ουλή διαφορετικών οργάνων μοιράζονται κάποια χαρακτηριστικά που θα μπορούσε να κρατήσουν το κλειδί για μια νέα θεραπευτική προσέγγιση. “Από προηγούμενες μελέτες, συμπεριλαμβανομένης της δικής μας, είχαμε παρατηρήσει ένα συγκεκριμένο μόριο που αναδύεται συνεχώς σε μακροφάγα στην ίνωση, ένα όπλο καπνίσματος”, ο γενετιστής συστημάτων Enrico Petretto, ο οποίος ηγείται του Κέντρου Υπολογιστικής Βιολογίας και είναι επίσης συνεργάτης καθηγητής στο Πρόγραμμα Καρδιαγγειακών και Μεταβολικών Διαταραχών στο Duke-NUS. «Αλλά αντί να εστιάσουμε μόνο σε αυτό το σήμα, θέλαμε να προσεγγίσουμε αυτό το ζήτημα με έναν εντελώς αμερόληπτο τρόπο». Αυτό σήμαινε τον χαρακτηρισμό όλων των μακροφάγων που υπήρχαν σε υγιή και ινωτικά ανθρώπινα όργανα – μια αδύνατη εργασία για ένα μόνο εργαστήριο. Έτσι, αντί να πιάσουν μια πιπέτα, οι δύο επιστήμονες, που μοιράζονται το πάθος τους για την υπολογιστική βιολογία, και οι ομάδες τους στράφηκαν στα μεγάλα δεδομένα. Χρησιμοποιώντας διαθέσιμα στο κοινό σύνολα δεδομένων αλληλουχίας μεμονωμένων κυττάρων, ομαδοποίησαν τα μακροφάγα με βάση τις υπογραφές ενεργοποίησής τους σε όσους τύπους οργάνων μπορούσαν να βρουν δεδομένα. «Δημιουργήσαμε μία από τις μεγαλύτερες συστηματικές μελέτες, αν όχι τη μεγαλύτερη συστηματική μελέτη, για μακροφάγα στην ίνωση χωρίς να σηκώσουμε ούτε μια πιπέτα», είπε ο Petretto και στη διαδικασία εξοικονόμησαν κόστος και εξάλειψαν την ανάγκη χρήσης συστημάτων ζωικών μοντέλων. Μεταξύ των μεθόδων που εφάρμοσε η ομάδα ήταν αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης που τους βοήθησαν πρώτα να αναγνωρίσουν όλα τα κύτταρα που καταγράφηκαν στα πρωτογενή δεδομένα των 15 μελετών που πληρούσαν τα κριτήρια ένταξής τους. Μετά το φιλτράρισμα των ανεπιθύμητων τύπων κυττάρων, κατέληξαν σε 235.930 μακροφάγα από υγιή και ινώδη ανθρώπινη καρδιά, πνεύμονα, ήπαρ, νεφρούς, δέρμα και ενδομήτριο ιστό. Για να κάνουν το προφίλ τους και να τα ομαδοποιήσουν με βάση τις διαφορετικές ταυτότητές τους, χωρίς προκατάληψη, εφάρμοσαν ένα άλλο σύνολο αλγορίθμων. «Βρήκαμε ότι ο αριθμός των μακροφάγων που εκφράζουν SPP1 αυξανόταν σταθερά σε όλους τους ινωτικούς ιστούς», είπε ο Petretto.
Εξετάζοντας ακόμη βαθύτερα, διαπίστωσαν ότι κατά τη διαδικασία δημιουργίας ουλής, η ομάδα μακροφάγων που είχε επισημανθεί ως SPP+ θα μπορούσε να χωριστεί σε δύο δυνητικά αντίθετα στρατόπεδα: ένα που προάγει την ίνωση πυροδοτώντας την εναπόθεση δομικών ικριωμάτων μεταξύ των κυττάρων, κάτι που είναι απαραίτητο κατά τη διάρκεια της πρώιμης φάσης μετά από τραυματισμό, και ένα αντίπαλο στρατόπεδο που θα διαλύσει τη σκαλωσιά μετά την επούλωση του ιστού. «Μοιράζονται τις ίδιες ιδιότητες, αλλά είναι σαν το γιν και το γιανγκ», είπε ο Behmoaras. «Και είναι το ίδιο σε κάθε ιστό». Ένα όργανο που δεν βρίσκεται στη λίστα που θα ήθελε να συμπεριλάβει στην εργασία τους, η οποία δημοσιεύτηκε στο eLife, είναι ο μυς: “Το ένα όργανο που θα ήθελα να συμπεριλάβω είναι ο μυς. Αυτό παραμένει ως έργο για έρευνα στο μέλλον .” Ενώ μπορεί να έπρεπε να αφήσουν έξω τους μυς, το πρωτόκολλο είναι έτοιμο για αυτούς ή οποιονδήποτε άλλον να βασιστεί σε αυτήν την ανάλυση – γεγονός που η ομάδα ήταν αποφασισμένη να διασφαλίσει. «Για να το πετύχουμε αυτό, έπρεπε πραγματικά να ξεκινήσουμε από το μηδέν», θυμάται ο John Ouyang, κύριος ερευνητής με τις Καρδιαγγειακές και Μεταβολικές Διαταραχές στο Duke-NUS, ο οποίος πέρασε περίπου έξι μήνες υπομονετικά σαρώνοντας τα συμπληρωματικά δεδομένα των 15 εργασιών, σχολιάζοντάς τα και επιλύοντας πρώτα τις διαφορές μεταξύ των συνόλων δεδομένων και, στη συνέχεια, τις διαφορές μεταξύ των συνόλων δεδομένων. “Χρειάστηκαν περίπου έξι μήνες και τέσσερις ή πέντε επαναλήψεις για να έχουμε ένα πρωτόκολλο ότι είναι πλήρως αναπαραγώγιμο. Και τώρα, το να το βλέπουμε να λειτουργεί ξανά και ξανά – αυτό είναι πραγματικά συναρπαστικό”, είπε. Πρόσθεσε ο Petretto, «Είμαστε πολύ περήφανοι που έχουμε ένα πρωτόκολλο που μπορεί να εκτελέσει ο καθένας». Με αυτό το in-silico proof στα χέρια, η ομάδα επιστρέφει στο εργαστήριο για να επιβεβαιώσει τα ευρήματά της, ξεκινώντας από τα νεφρά. Ο Petretto, ο οποίος είναι επίσης Αναπληρωτής Κοσμήτορας Ερευνητικής Πληροφορικής στο Duke-NUS, πρόσθεσε: «Θέλουμε επίσης να διερευνήσουμε πώς να ενισχύσουμε τον «καλό» πληθυσμό σε βάρος των «κακών», ώστε να μπορέσουμε να αναπτύξουμε νέες θεραπείες που μπορούν να είναι αποτελεσματικές κατά της ίνωσης γενικά, ανεξάρτητα από το ποιο όργανο έχει προσβληθεί». Και δεν είναι μόνο η δυνατότητα για νέες θεραπείες ινωτικών ασθενειών που προχώρησε με αυτήν την ανακάλυψη. «Αν καταλαβαίνουμε τις ουλές, μπορούμε να καταλάβουμε και τη θεραπεία», είπε ο Behmoaras. “Αν κατανοούμε τη θεραπεία, μπορούμε να κάνουμε ερωτήσεις όπως τι κάνει τον ιστό σας να αναγεννάται πιο γρήγορα”
