Шрамы распространяются не только на кожу. Это может произойти в любом органе из-за травмы, вызванной курением и чрезмерным употреблением алкоголя, или как побочный продукт хронических заболеваний, таких как эндометриоз, сердечно-сосудистые заболевания и аутоиммунные заболевания. Хотя образование рубцов имеет важное значение для заживления ран, когда рубцевание (или фиброз) выходит из-под контроля, это может привести к смертельным последствиям, вызывая почти 2 из 10 смертей< a i=2> каждый год по всему миру.

«И у нас до сих пор нет лекарств для лечения фиброза», — сказал он. сказал Жак Бемоарас, заместитель директора Центра вычислительной биологии и доцент программы сердечно-сосудистых и метаболических нарушений в Duke-NUS.

Очарованные этим тщательно сбалансированным процессом, Бехмоарас и его коллеги углубились в изучение роли макрофагов, иммунных клеток, которые, как известно, восстанавливать поврежденные ткани и органы, чтобы определить, имеют ли макрофаги, участвующие в рубцевании различных органов, какие-либо общие черты, которые могут стать ключом к новому подходу к лечению.

«В ходе предыдущих исследований, в том числе наших собственных, мы заметили особую молекулу, которая продолжала появляться в макрофагах при фиброзе, что на самом деле является чем-то вроде дымящегося пистолета», — сказал он. системный генетик Энрико Петретто, который возглавляет Центр вычислительной биологии, а также является доцентом программы сердечно-сосудистых и метаболических нарушений в Duke-NUS. «Но вместо того, чтобы сосредоточиться только на этом сигнале, мы хотели подойти к этому вопросу совершенно беспристрастно».

Это означало охарактеризовать все макрофаги, присутствующие в здоровых и фиброзированных органах человека — невыполнимая задача для одной лаборатории. Поэтому вместо того, чтобы взять пипетку, двое учёных, разделяющих страсть к вычислительной биологии, и их команды обратились к большие данные. Используя общедоступные наборы данных секвенирования отдельных клеток, они сгруппировали макрофаги по их сигнатурам активации в максимальном количестве типов органов, для которых смогли найти данные.

«Мы провели одно из крупнейших систематических исследований, если не самое крупное систематическое исследование макрофагов при фиброзе, не поднимая ни единой пипетки», — сказал он. — сказал Петретто, и при этом они сэкономили затраты и устранили необходимость использования систем моделирования животных.

Среди методов, которые применила команда, были алгоритмы машинного обучения, которые помогли им сначала идентифицировать все клетки, каталогизированные в необработанных данных 15 исследований, которые соответствовали критериям включения. После фильтрации нежелательных типов клеток они получили 235 930 макрофагов из здорового и фиброзированного человеческого сердца, легких, печени, почек, кожи и ткани эндометрия. Чтобы без предвзятости профилировать и сгруппировать их по разным идентичностям, они применили другой набор алгоритмов.

«Мы обнаружили, что количество макрофагов, экспрессирующих SPP1, постоянно увеличивается во всех фиброзных тканях», — сказал он. — сказал Петретто.

Посмотрев еще глубже, они обнаружили, что во время процесса рубцевания группа макрофагов, помеченных как SPP⁺, может быть разделена на два потенциально противоположных лагеря: один, который способствует фиброзу, вызывая отложение структурных каркасов между клетками, что важно на ранних стадиях после травмы; и противоборствующий лагерь, который демонтирует каркас после заживления тканей.

«У них одни и те же свойства, но они подобны Инь и Ян», — сказал он. — сказал Бехмоарас. «И это одно и то же в каждой ткани».

Один орган не вошел в список, который он хотел бы включить в свою статью, которая была опубликована в eLife — это мышцы: «Единственный орган, который я хотел бы включить, — это мышцы. Это остается проектом для дальнейшего исследования».

Хотя им, возможно, пришлось исключить мышцы, протокол готов для того, чтобы они или кто-либо другой могли использовать этот анализ — факт, который команда была полна решимости обеспечить.

«Чтобы добиться этого, нам действительно пришлось начинать с нуля», — сказал он. вспоминает Джон Оуян, главный научный сотрудник отдела сердечно-сосудистых и метаболических расстройств в Duke-NUS, который потратил около шести месяцев на терпеливый просмотр дополнительных данных 15 статей, их повторное аннотирование и разрешение сначала различий внутри набора данных, а затем взаимосвязь. расхождения в наборах данных.

«Прошло около шести месяцев и четыре или пять итераций, прежде чем мы получили протокол, который полностью воспроизводим. И теперь видеть, как это работает снова и снова, — это действительно интересно», — сказал он. он сказал.

Петретто добавил: «Мы очень гордимся тем, что у нас есть протокол, который может использовать каждый».

Имея на руках это доказательство in silico, команда возвращается в лабораторию, чтобы подтвердить свои выводы, начиная с почек.

Петретто, который также является заместителем декана по исследовательской информатике в Duke-NUS, добавил: «Мы также хотим изучить, как повысить «хорошие» результаты». населения за счет «плохого» населения; ребята, чтобы мы могли разработать новые методы лечения, которые будут эффективны против фиброза в целом, независимо от того, какой орган поражен».

И это открытие открывает не только потенциал новых методов лечения фиброзных заболеваний. «Если мы поймем, что такое рубцевание, мы сможем понять и исцеление», — сказал он. — сказал Бехмоарас. «Если мы понимаем исцеление, мы можем задавать вопросы, например, что ускоряет регенерацию тканей?»