Tietämyksemme vaahtosolujen alkuperästä ja soluidentiteetistä in vivo on hämmästyttävän vähäistä, kun otetaan huomioon näiden solujen ubiikki luonne ateroskleroottisissa leesioissa ja niiden kriittinen rooli leesion patogeneesissä, mukaan lukien myöhäisvaiheen kliiniset seuraukset, kuten sydäninfarkti tai aivohalvaus. Pitkälle edenneiden leesioiden patologisissa tutkimuksissa ihmisillä1 vaahtosolut eli lipidirikkaat solut tunnistettiin ensin makrofageiksi käyttämällä monoklonaalisia vasta-aineita CD68:lle, CD45:lle ja HLA-luokalle II (erilaistumisklusteri 68, erilaistumisklusteri 45 ja ihmisen leukosyyttiantigeenin luokka II).2 Näitä seurasivat kuitenkin nopeasti tutkimukset, joissa käytettiin paranneltuja aktiinivasta-aineita ja joissa raportoitiin, että sileän lihaksen solut voivat synnyttää vaahtosoluja sekä pitkälle edenneissä että varhaisvaiheen ihmisleesioissa.3,4 Laboratoriomme5-7 ja muiden8 viimeaikaiset sukulinjan jäljitystutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että pelkkien merkkigeenien käyttäminen solujen alkuperän määrittämiseen ei ole luotettava lähestymistapa ateroskleroottisen leesion yhteydessä. On nimittäin osoitettu, että SMC voi menettää supistumiskykyiset merkkiaineensa ja ilmentää makrofagimerkkiaineita, kuten CD68,5 endoteelisolut ja makrofagit voivat käydä läpi mesenkymaalisen siirtymän ja ilmentää SMC-merkkiaineita,9-11 ja jotkin solut ihmisen leesioissa ilmentävät sekä CD68:aa että ACTA2:ta (alfa 2 -aktiini), mikä sekoittaa edelleen käsitystämme vaahtosolujen alkuperästä leesioissa.5,12

Katso oheinen artikkeli sivulla 876

Tässä Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology -lehden numerossa Wang ym.13 esittävät kiehtovia todisteita siitä, että hiiren ateroskleroottisten leesioiden vaahtosoluista 60-70 % on SMC- eikä leukosyyttiperäisiä. Tärkeää on, että johtopäätökset perustuvat vaikuttavaan täydentävien menetelmien käyttöön, mukaan lukien SMC-linjan jäljityshiiret, erikoistuneet virtaussytometriset menetelmät, jotka säilyttävät sekä leukosyytti- että ei-leukosyyttiperäisiä vaahtosoluja, ja sen osoittamiseen, että SMC:stä peräisin olevat vaahtosolut näyttävät olevan negatiivisia leukosyyttien yleismarkkerin CD45:n suhteen. Jälkimmäinen havainto on tärkeä, koska sama ryhmä osoitti aiemmin, että >50 % vaahtosoluista ihmisen pitkälle edenneissä sepelvaltimoleesioissa on ACTA2+ CD68+ mutta CD45-, mikä viittaa siihen, että ei-leukosyyttiperäiset solut ovat myös vaahtosolujen pääasiallinen lähde ihmisen leesioissa, eivät monosyytti-makrofagit, kuten pitkään on oletettu.14,15. Vaikka hiirillä saadut tiedot vaikuttavat vakuuttavilta, ihmisillä saatujen tietojen tulkinta on edelleen kiistanalaista, koska se on täysin riippuvainen todistamattomasta oletuksesta, jonka mukaan kaikki leukosyyttiperäiset vaahtosolut säilyttävät CD45:n ilmentymisen ihmisen leesioissa. Toinen rajoitus on kyvyttömyys tehdä tiukkaa linjaseurantaa ihmistutkimuksissa. Laboratoriomme on aiemmin kehittänyt epigeneettisen menetelmän, joka mahdollistaa SMC:stä peräisin olevien solujen havaitsemisen Myh11:n (myosiinin raskas ketju 11) promoottorialueen H3K4diMe:n (histoni 3:n lysiini 4:n dimetylaatio) havaitsemisen perusteella histologisissa leikkeissä.6 Menetelmällä on kuitenkin vain rajallinen hyötyvaikutus vaahtosolujen analysoinnissa, sillä kuten Wang et al. totesivat, yksittäisten vaahtosolujen erottaminen pitkälle edenneissä leesioissa on käytännössä mahdotonta. Miten nämä luontaiset rajoitukset voitaisiin siis ratkaista?

Uskomme, että ratkaisu löytyy perustuen ihmisen pitkälle edenneiden leesioiden puolueettomiin yhden solun RNAseq-analyyseihin (scRNAseq) yhdistettynä täydentäviin scRNAseq-, virtaussytometrisiin ja massasytometrisiin (CyTOF) tutkimuksiin pitkälle edenneistä leesioista, jotka on saatu SMC-linjan jäljittämiseen käytettävistä ateroskleroottisista hiiristä. Vaikka viime aikoina on tehty useita scRNAseq-tutkimuksia ateroskleroottisista leesioista, toistaiseksi uskomme, että niillä on ollut suuria rajoituksia ratkaista vuosikymmeniä kestänyt kiista vaahtosolujen tärkeimmästä solulähteestä. Nämä tiedot korostavat uusien tekniikoiden tarjoamia ainutlaatuisia näkemyksiä, mutta kehottavat myös varovaisuuteen näiden ja muiden tutkimusten tulkinnassa ja viittaavat siihen, että solujen identiteetin ja ominaisuuksien jatkotutkimus käyttämällä tiukkaa sukulinjan jäljittämistä yhdessä scRNAseq:n ja kehittyneiden proteiinitason määritysten kanssa on ratkaisevan tärkeä osa-alue tulevaa tutkimusta varten.

Wang et al. käyttivät lipidifiksaatiota, jota seurasi BODIPY-värjäys (booridipyrrometeeni) ja virtaussytometria yrittäessään kvantifioida ja karakterisoida vaahtosoluja länsimaista ruokavaliota saaneista tai ikääntyneistä ApoE-/-hiiristä peräisin olevissa ateroskleroottisissa aortoissa. Kim ja muut16 käyttivät samanlaista tekniikkaa eristääkseen BODIPY+ SSChi-vaahtosoluja ateroskleroottisista hiirten aorteista yksittäisten solujen RNAseq-analyysiä varten. Tärkeää on, että molemmissa tutkimuksissa analysoitiin kokonaisia aorttoja, ei leesioita, joten suurin osa analysoiduista soluista ei ole peräisin ateroskleroottisista leesioista sinänsä, vaan ne heijastavat pikemminkin leesioiden, väliaineen ja adventitian solupopulaatioiden kokonaismäärää. Lisäksi Kim et al. keskittyivät lajiteltuihin CD45+-soluihin profiloidakseen makrofagipopulaatioita hiiren aortassa, mikä olisi tietenkin jättänyt pois Wang et al. kuvaamat SMC:stä peräisin olevat vaahtosolut. Ryhmä sisällytti scRNAseq-tiedot kaikista BODIPY+SSChi-vaahtosoluista liitteeseen. Mielenkiintoista on, että näissä tiedoissa näkyy ACTA2:n ja Sm22a:n suhteen positiivisia soluja, jotka voisivat olla Wangin ja muiden tutkimuksissaan kuvaamia muita kuin leukosyyttiperäisiä vaahtosoluja. On kuitenkin tärkeää, että scRNAseq-tulokset eivät ehkä ole luotettava menetelmä vaahtosolujen alkuperän kvantifioimiseksi, koska Winkels et al. löysivät bulk RNAseq -dekonvoluutioon perustuvaa näyttöä siitä, että vakio scRNAseq-tekniikat eivät ota riittävästi näytteitä makrofageista ja monosyyteistä ≈65 %.17 Tämä voi olla merkittävä syy siihen, miksi erityisesti makrofagipopulaatioista kiinnostuneiden ryhmien olisi keskitettävä nämä solut virtaussytometrialla ennen analyysia, ja tätä tekniikkaa on noudatettu useissa viimeaikaisissa artikkeleissa, joissa on kuvattu leukosyyttien esiintymistä ateroskleroottisissa verisuonissa.16-18 Tällaiset lähestymistavat kuitenkin todennäköisesti heikentävät scRNAseqin potentiaalista tehoa havaita solutyyppien monimuotoisuus ja löytää aiemmin tuntemattomien solupopulaatioiden merkitys sairaudessa. Ennakkoluulomme eivät nimittäin koske ainoastaan solujen syöttöä vaan myös scRNAseq-datan tulkintaa, jossa tutkijat saavat aortan tai leesion solupopulaatioiden koko transkriptomin ja jatkavat sitten solutyypin nimeämistä muutaman tutun markkerin käytön perusteella. Tämä tekee tyhjäksi sen teknologian tarkoituksen, jonka tarkoituksena on erottaa ryhmät satojen tai tuhansien geenien perusteella, ja voi myös aiheuttaa sekaannusta samankaltaisia solupopulaatioita tutkivien ryhmien välillä.19,20 Jälkimmäinen seikka on erityisen ongelmallinen, kun otetaan huomioon, että nyt on jo vakiintunut, että muutamien perinteisten ja tuttujen merkkigeenien käyttäminen on epäluotettavaa solutyyppien tunnistamiseksi myöhäisvaiheessa olevissa ateroskleroottisissa leesioissa.5,9,9-11 Wang ja muut myöntävät, että 20 prosenttia muista kuinMC-vaahtosoluista ei myöskään ilmentä CD45:tä, mikä viittaa siihen, että ne voivat olla peräisin toisesta lähteestä tai makrofageista, jotka eivät enää ilmentä CD45:tä. Mikään tekniikka ei ole täysin puolueeton, ja siksi useiden toisiaan täydentävien tekniikoiden, mukaan lukien linjaston jäljittäminen, immunohistokemiallinen värjäys, virtaussytometria, CyTOF ja sekvensointi, käytön on oltava kultainen standardi tulevissa tutkimuksissa, joissa selvitetään solujen identiteettiä ateroskleroosissa.

Solujen identifioinnin epäselvyydellä, joka perustuu yhden tai vain muutaman merkkigeenin käyttämiseen, voi olla myös kriittisiä terapeuttisia vaikutuksia. Toisin sanoen hoidolla, jolla voi olla hyödyllisiä vaikutuksia joihinkin soluihin, voi olla haitallisia vaikutuksia muihin soluihin. Tästä on selkeä esimerkki ryhmämme äskettäisessä Nature Medicine -julkaisussa21 , jossa osoitettiin yllättäen, että SMC:n sijoittuminen ja säilyminen pitkälle edenneiden ateroskleroottisten leesioiden kuitukorkissa on riippuvainen IL-1b:n ja IL-1-reseptorin signaloinnista. Sitä vastoin on myös hyvin osoitettu, että IL-1b edistää ateroskleroosin kehittymistä.22 Vastaavasti Wang et al. osoittivat ABCA1:n (ATP-sitova kasetti A1) olevan alasreguloitunut CD45-negatiivisissa vaahtosoluissa, mikä voi kirjoittajien mukaan olla mekanismi, jonka avulla ne voivat ajan mittaan kerätä lipidiä. Ehkäpä hienovaraiset erot solutyyppien kyvyssä reagoida plakin mikroympäristöön ovat kriittisiä vaurion patogeneesin kannalta, sillä väärään tehtävään joutuneet solutyypit jäävät loukkuun. Postuloimme nimittäin, että SMC:stä peräisin olevat makrofagin kaltaiset solut ovat huonoja korvikkeita ammattimaisille fagosytoiville soluille, ja ne päätyvät ahtautumaan lipidien kanssa, mutta niiden kyky hävittää niitä on rajallinen (kuva).

Yhteenvetona voidaan todeta, että Wangin ym. tässä raportoidut tutkimukset tarjoavat tärkeän yhteyden vaahtosolujen havaintojen välille ihmisen leesioissa ja hiirimalleissa ja viittaavat SMC:n aliarvostettuun rooliin vaahtosolujen muodostuksessa. Wangin ym. johtopäätökset tarjoavat vakuuttavia todisteita siitä, että tällä alalla tarvitaan paljon lisätutkimuksia. Toivottavasti käyttämällä hiirissä kehittyneitä sukulinjojen jäljitysmalleja ja leesiosolujen ennakkoluulotonta transkriptio- ja proteomiprofilointia voimme määritellä tarkemmin leesioissa esiintyvien erilaisten solutyyppien alkuperän ja toiminnot ja kehittää tehokkaita uusia terapeuttisia lähestymistapoja, joilla voidaan parantaa plakin vakautta ja vähentää ateroskleroosin myöhäisvaiheen tromboottisia komplikaatioita.

Footnotes

.