Jurnal Internasional Teknologi sel tunggal memenuhi hematologi: pengantar seri ulasan

Download Jurnal Disini

Sistem hematopoietik terdiri dari lebih dari selusin jenis sel yang dikenal baik. Flow cytometry telah memungkinkan garis keturunan sel utama untuk diidentifikasi dan dipelajari. Namun, kami semakin menghargai bahwa bahkan di dalam populasi sel yang sangat murni, ada subtipe sel yang bertindak atas dasar individu. Mempelajari dan memprediksi perilaku sel-sel individual pada umumnya dibatasi oleh teknologi yang tersedia. Namun, lompatan besar dalam sequencing generasi berikutnya serta dalam pendekatan komputasi telah memungkinkan sel tunggal untuk dipelajari dalam jumlah yang belum pernah terjadi sebelumnya. Pendekatan-pendekatan ini mengubah pemahaman kita tentang sistem hematopoietik, yang berdampak pada hematologi jinak dan ganas. Kami berharap kemajuan ini secara substantif berdampak pada bidang di tahun-tahun mendatang, pada akhirnya membantu pasien.

Dalam edisi Darah ini, kami menyajikan serangkaian 5 ulasan yang membahas dampak revolusioner teknologi sel tunggal pada pemahaman kita tentang hematopoiesis yang normal dan terganggu. Untuk menghargai mengapa pendekatan sel tunggal begitu kuat, kami menggambar analogi dari sistem hematopoietik dengan gambar seni pasir yang sangat tepat, dengan butiran pasir berwarna cerah berbeda yang mewakili setiap sel dan garis keturunan. Tidak terganggu, setiap warna berbeda dan mudah dilihat, tetapi ketika daerah gambar dikumpulkan, dicampur, dan diamati secara massal, individu, warna-warna cerah menjadi campuran homogen menjemukan yang kehilangan kontribusi dari masing-masing butir. Teknologi sel tunggal memungkinkan setiap butir individu (sel) diamati sendiri (Gambar 1).

Gambar 1. Analisis sel tunggal mengungkapkan rincian populasi, daripada rata-rata.

Analisis sel tunggal mengungkapkan rincian populasi , daripada rata-rata. Sel tunggal berbeda warna di sini. Ketika dianalisis secara terpisah, setiap warna (tipe sel) dapat dilihat (kiri bawah). Namun, ketika dianalisis secara massal, “rata-rata” dari semua sel mendominasi sebagai coklat menjemukan.

Pendekatan analisis sel tunggal sudah memengaruhi pandangan hubungan antara garis keturunan sel. Selama beberapa dekade, penelitian tentang hematopoiesis telah menggunakan model hierarkis untuk menggambarkan diferensiasi sel-sel induk hematopoietik yang dapat ditransplantasikan ke dalam keturunan yang berbeda dari semua garis keturunan berbeda yang ditemukan dalam darah tepi. Model hierarkis memprediksi bahwa keturunan sel-sel induk melewati tahap-tahap di mana mereka menjadi terikat pada garis limfoid atau myeloid dan akhirnya menjadi terikat pada garis keturunan tunggal. Model ini telah didukung dengan baik oleh pengujian in vitro dan in vivo yang canggih yang telah menunjukkan keberadaan sel yang mampu berdiferensiasi menjadi koloni yang mengandung garis keturunan tunggal atau ganda. Dengan menggunakan tes ini, penanda permukaan sel yang mendefinisikan sel-sel pembentuk koloni ini telah didefinisikan bersama dengan profil epigenetik dan transkripsi dari populasi ini. Namun, kami juga telah mengetahui selama bertahun-tahun bahwa hematopoiesis lebih merupakan sebuah kontinum yang tidak mengikuti perkembangan hierarki yang ketat. Pendekatan sel tunggal memungkinkan kontinum ini dianalisis pada tingkat detail baru.

Dalam seri ulasan ini, penulis membahas pandangan yang muncul tentang hematopoiesis pada tingkat sel tunggal dan membandingkan pengamatan ini dengan model hirarki klasik. Pesan kumulatif dari ulasan ini adalah bahwa, meskipun hematopoiesis umumnya mengikuti model hierarkis, garis keturunan individu membedakan diri mereka dengan cara yang jauh lebih stokastik daripada yang kita bayangkan sebelumnya, terutama dalam konteks penyakit hematologi.

Ulasan pertama, oleh Loeffler dan Schroedermenjelaskan penggunaan pencitraan sel tunggal untuk melacak perilaku dan nasib sel tunggal. Tinjauan ini mencakup sejarah dan kontribusi fotografi selang waktu dan penerapannya pada biologi serta tantangan besar pelacakan sel tunggal, khususnya kerangka waktu, pergerakan sel, dan penanganan data. Dari sana, penulis meninjau makalah yang lebih baru yang menguji model diferensiasi instruktif vs permisif menggunakan pelacakan sel tunggal. Sorotan termasuk model penentuan nasib sel baru untuk GATA1 dan PU.1 yang dapat membantu menentukan apakah pembelahan sel asimetris benar-benar terjadi, pertanyaan lama dalam biologi sel induk dan nenek moyang. Tinjauan ini diakhiri dengan diskusi mendalam tentang bagaimana strategi ini dapat diterapkan pada pencitraan in vivo dan kebutuhan untuk masa depan, yang mencakup lebih banyak pelatihan interdisipliner dan alat statistik yang lebih maju.

4 ulasan lainnya fokus pada asam nukleat sel tunggal. profil. Teknologi ini dimungkinkan oleh biaya yang terus berkurang dan sensitivitas yang terus meningkat dari sekuensing throughput tinggi. Sejalan dengan peningkatan output data sekuens, telah ada ledakan bioinformatika yang telah dilatih untuk mengelola dan menganalisis banjir data. Akhirnya, budaya baru telah muncul di mana data ini (termasuk data pencitraan) tersedia untuk masyarakat untuk analisis yang lebih mendalam yang dapat dilakukan dalam satu laboratorium.

Tinjauan oleh Watcham, Kucinski, dan Gottgens dimulai dengan deskripsi yang sangat baik tentang metode dan alasan untuk transkriptom sel tunggal dan alat analitis, termasuk kekuatan dan kelemahan mereka. Mereka membahas dampak sekuensing RNA sel tunggal (scRNAseq) pada pemahaman kita tentang heterogenitas dalam populasi sel progenitor multipoten, serta topik heterogenitas yang sangat rumit dalam kompartemen sel punca hematopoietik dan deskripsi data pergeseran paradigma terbaru. Akhirnya, mereka mensintesis keadaan lapangan menjadi model baru dan menggambarkan tantangan masa depan untuk kedua teknologi dan alat analitis.

Tinjauan oleh Psaila dan Mead berfokus lebih khusus pada megakaryocyte dan diferensiasi eritroid. . Mereka membahas komplikasi model hierarkis berdasarkan data terkini di mana profil transkripsi megakaryocyte ditemukan dalam populasi nenek moyang primitif massal. Mereka meninjau data dari studi scRNAseq tentang megakaryopoiesis dan erythropoiesis dan mencapai kesimpulan konsensus bahwa megakaryocytes tidak hanya diproduksi dalam garis keturunan yang dibagi dengan sel-sel erythroid, tetapi juga dapat timbul secara langsung dari sel induk yang bias garis keturunan. Mereka kemudian melanjutkan untuk membahas model-model baru yang berasal dari profil transkripsi sel tunggal dan menawarkan pandangan bijaksana ke masa depan dan aplikasi untuk gangguan hematopoietik manusia.

Tinjauan oleh Nangalia, Mitchell, dan Green mengambil tempat Psaila dan Mead berhenti, meninjau peran teknologi sel tunggal dalam mendefinisikan munculnya hematopoiesis klon pada penyakit hematologi. Mereka mulai dengan tinjauan sejarah yang sangat baik untuk melacak peristiwa hematologis pada tingkat klon, termasuk karakterisasi kromosom, tes pembentukan koloni, dan transplantasi sumsum tulang murine. Mereka kemudian menggambarkan pelacakan mutasi dalam sel tunggal dan bagaimana pendekatan klonal telah memberikan wawasan tentang akuisisi mutasi driver somatik, evolusi penyakit klonal, dan hematopoiesis ganas.

Ulasan terakhir, oleh Gohil dan Wuberfokus pada bagaimana studi sel tunggal telah mengubah pemahaman kita tentang leukemia limfositik kronis (CLL). Pekerjaan yang dijelaskan dalam ulasan ini dibedakan dengan penyelidikan mutasi pada tingkat DNA dan RNA serta deskripsi yang sangat bagus tentang peran sel-sel aksesori dalam CLL. Gohil dan Wu telah mensintesis data ini menjadi kesimpulan yang luar biasa dan berwawasan ke depan yang menggunakan apa yang telah kita pelajari tentang niche, subclone, dan status sistem kekebalan tubuh untuk menyarankan aplikasi klinis yang dapat membantu memandu keputusan pengobatan.

Singkatnya , ulasan ini menangkap potret bidang yang muncul dengan cepat, mencakup teknologi sel tunggal dan aplikasi untuk pertanyaan tertentu. Kami memperkirakan bahwa pertumbuhan investigasi eksponensial pada tingkat sel tunggal akan membutuhkan satu set ulasan yang sama sekali baru dalam 2 tahun untuk membuat kita tetap mengikuti bagaimana analisis sel tunggal secara eksponensial meningkatkan pemahaman kita tentang hematopoiesis normal dan abnormal.

  • Diserahkan 23 Januari 2019.
  • Diterima 24 Januari 2019.

Download Jurnal Disini

Tags: