Vår kunskap om ursprunget och den cellulära identiteten hos skumceller in vivo är påfallande begränsad med tanke på att dessa celler är allestädes närvarande i aterosklerotiska lesioner och att de har en kritisk roll i patogenesen av lesioner, inklusive sena kliniska konsekvenser som hjärtinfarkt eller stroke. I humanpatologiska studier av avancerade lesioner1 identifierades skumceller, eller lipidrika celler, först som makrofager med hjälp av monoklonala antikroppar mot CD68, CD45 och HLA klass II (kluster av differentiering 68, kluster av differentiering 45 och humant leukocytantigen klass II).2 Dessa studier följdes dock snabbt upp av studier med förbättrade antikroppar mot aktin, som rapporterade att glatta muskelceller (SMC) också kunde ge upphov till skumceller, både i avancerade och i tidiga skeden av mänskliga lesioner.3,4 Nyligen genomförda studier om spårning av linjer av vårt laboratorium5-7 och andra8 har dock visat att det inte är tillförlitligt att enbart använda markörgener för att fastställa cellernas ursprung i samband med aterosklerotiska lesioner. Det har visats att SMC kan förlora sina kontraktila markörer och uttrycka makrofagmarkörer som CD68,5 endotelceller och makrofager kan genomgå mesenkymal övergång och uttrycka SMC-markörer,9-11 och vissa celler i mänskliga lesioner uttrycker både CD68 och ACTA2 (alfa 2-aktin), vilket ytterligare förvirrar vår förståelse av skumcellers ursprung i lesioner.5,12

Se tillhörande artikel på sidan 876

I detta nummer av Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology ger Wang et al13 spännande bevis för att 60-70 % av skumcellerna i aterosklerotiska lesioner hos mus är av SMC- och inte leukocytursprung. Det är viktigt att slutsatserna baseras på en imponerande användning av kompletterande metoder, däribland möss för spårning av SMC-linjer, specialiserade flödescytometriska metoder som bevarar skumceller av både leukocytärt och icke-leukocytärt ursprung, och påvisande av att SMC-avledda skumceller verkar vara negativa för den panleukocytära markören CD45. Den sistnämnda observationen är viktig eftersom samma grupp tidigare visat att >50 % av skumcellerna i mänskliga avancerade kranskärlslesioner är ACTA2+ CD68+ men CD45-, vilket tyder på att celler som inte härstammar från leukocyter också är den huvudsakliga källan till skumceller i mänskliga lesioner, och inte monocyt-makrofager som man länge har antagit14,15 . Även om data från musen verkar övertygande är tolkningen av data från människa fortfarande kontroversiell eftersom den är helt beroende av det obevisade antagandet att alla leukocytderiverade skumceller i mänskliga lesioner behåller uttrycket av CD45. En ytterligare begränsning är oförmågan att göra rigorös spårning av stamtavlor i studier på människor. Vårt laboratorium har tidigare utvecklat en epigenetisk metod som gör det möjligt att upptäcka celler som härstammar från SMC baserat på upptäckt av H3K4diMe (dimetylering av lysin 4 på histon 3) i Myh11-promotorregionen (myosin heavy chain 11) i histologiska snitt.6 Denna metod kommer dock att ha en begränsad användbarhet för att analysera skumceller, eftersom det, som Wang et al. angav, i stort sett är omöjligt att särskilja enskilda skumceller i avancerade lesioner. Så hur kan dessa inneboende begränsningar lösas?

Vi tror att lösningen kommer att hittas baserat på opartiska RNAseq-analyser av enskilda celler (scRNAseq) av avancerade mänskliga lesioner i kombination med kompletterande scRNAseq-, flödescytometriska och masscytometriska (CyTOF) studier av avancerade lesioner från SMC-linjespårning av aterosklerotiska möss. Även om det nyligen har gjorts ett antal scRNAseq-studier av aterosklerotiska lesioner anser vi att dessa hittills har haft stora begränsningar när det gäller att lösa den decennier långa kontroversen om den viktigaste cellulära källan till skumceller. Dessa data belyser de unika insikter som nya tekniker ger, men uppmanar också till försiktighet när man tolkar dessa och andra studier och föreslår att ytterligare utforskning av cellidentitet och egenskaper med hjälp av rigorös spårning av cellens härstamning tillsammans med scRNAseq och avancerade analyser på proteinnivå är ett viktigt område för framtida forskning.

Wang et al använde lipidfixering följt av BODIPY-färgning (bor-dipyrrometen) och flödescytometri för att försöka kvantifiera och karaktärisera skumceller i aterosklerotiska aortas från västerländsk dietmatade eller åldrade ApoE-/- möss. En liknande teknik användes av Kim et al16 för att isolera BODIPY+ SSChi-skumceller från aterosklerotiska aortorörhinnor från murin för analys genom RNAseq av enskilda celler. Det är viktigt att notera att båda studierna analyserade hela aortas och inte lesioner, vilket innebär att majoriteten av de analyserade cellerna inte härrör från aterosklerotiska lesioner i sig utan snarare återspeglar övergripande populationer av celler i lesioner, media och adventitia. Dessutom fokuserade Kim et al på sorterade CD45+-celler för att profilera makrofagpopulationer i murins aorta, vilket naturligtvis skulle ha uteslutit de SMC-deriverade skumceller som beskrevs av Wang et al. Gruppen inkluderade scRNAseq-data om alla BODIPY+SSChi-skumceller i tillägget. Av intresse är att dessa data visar celler som är positiva för ACTA2 och Sm22a, vilket skulle kunna vara de skumceller som inte härrör från leukocyter och som Wang et al beskrev i sina studier. Viktigt är dock att scRNAseq-resultaten kanske inte är en tillförlitlig metod för att kvantifiera skumcellers ursprung eftersom Winkels et al fann bevis baserat på bulk RNAseq-dekonvolution att standard scRNAseq-tekniker underprovar makrofager och monocyter med ≈65 %.17 Detta kan vara en viktig orsak till varför grupper som är särskilt intresserade av makrofagpopulationer skulle behöva koncentrera dessa celler med hjälp av flödescytometri före analys, en teknik som följdes i flera nyligen publicerade artiklar som beskriver leukocyter i aterosklerotiska blodkärl.16-18 Sådana tillvägagångssätt kommer dock sannolikt att äventyra den potentiella kraften hos scRNAseq för att upptäcka celltypdiversitet och upptäcka betydelsen av tidigare okända cellpopulationer i sjukdomar. Faktum är att våra förutfattade meningar inte bara gäller cellinmatning utan även tolkningen av scRNAseq-data, där utredare erhåller ett helt transkriptom av aorta- eller lesioncellpopulationer och sedan fortsätter att namnge celltypen baserat på användningen av några få, välkända markörer. Detta motverkar syftet med en teknik som är tänkt att separera grupper baserat på hundratals eller tusentals gener och kan också leda till förvirring för grupper som studerar liknande cellpopulationer.19,20 Den sistnämnda frågan är särskilt problematisk med tanke på den numera väletablerade otillförlitligheten av att använda några få konventionella och välkända markörgener för att identifiera celltyper inom aterosklerotiska lesioner i sena stadier.5,9-Wang et al erkänner faktiskt att 20 % av de skumceller som inte är av typen SCM inte heller uttrycker CD45, vilket tyder på att de kan härstamma från en annan källa eller från makrofager som inte längre uttrycker CD45. Ingen teknik är helt opartisk och därför måste användningen av flera kompletterande tekniker, inklusive linjespårning, immunohistokemisk färgning, flödescytometri, CyTOF och sekvensering vara guldstandarden för framtida studier som undersöker cellidentitet i ateroskleros.

Omständighet i cellidentifiering som baseras på användning av en eller endast ett fåtal markörgener kan också ha kritiska terapeutiska implikationer. Det vill säga, en behandling som kan ha positiva effekter i vissa celler kan ha skadliga effekter på andra celler. Detta exemplifieras tydligt i en nyligen publicerad Nature Medicine-artikel från vår grupp21 som oväntat visade att investering och retention av SMC i det fibrösa höljet i avancerade aterosklerotiska lesioner är beroende av IL-1b- och IL-1-receptorsignalering. Däremot är det också väl etablerat att IL-1b bidrar till utvecklingen av ateroskleros.22 På samma sätt visade Wang et al att ABCA1 (ATP-bindande kassett A1) nedregleras i CD45-negativa skumceller, vilket författarna föreslår kan vara en mekanism för deras ackumulering av lipider med tiden. Kanske är de subtila skillnaderna i celltypers förmåga att reagera på plackens mikromiljö avgörande för lesionspatogenesen, eftersom celltyper i fel jobb fastnar. Vi postulerar faktiskt att SMC-deriverade makrofagliknande celler är dåliga substitut för professionella fagocytiska celler och hamnar i slutändan i en engorged med lipid men har en begränsad kapacitet att göra sig av med den (figur).

Sammanfattningsvis ger de studier som Wang et al rapporterat här en viktig länk mellan observationer av skumceller i mänskliga lesioner och musmodeller och tyder på en underskattad roll för SMC i skumcellsbildning. Slutsatserna från Wang et al ger övertygande bevis för att det behövs mycket mer forskning på detta område. Förhoppningsvis kan vi genom kombinerad användning av avancerade modeller för spårning av stamceller hos möss och opartisk transkriptionell och proteomisk profilering av lesionceller mer exakt definiera ursprunget och funktionerna hos de olika celltyper som finns i lesioner och utveckla nya kraftfulla terapeutiska metoder för att öka plackets stabilitet och minska de sena trombotiska komplikationerna till följd av åderförkalkning.

Fotnoter

.