Deciphering the bone marrow microenvironment in idiopathic acquired aplastic anemia

Isabel Filipa Bogalho Henriques Martins

Informações chave

Autores:

Isabel Filipa Bogalho Henriques Martins (Isabel Filipa Bogalho Henriques Martins)

Orientadores:

Cláudia Alexandra Martins Lobato da Silva (Cláudia Lobato da Silva); Domingos Manuel Pinto Henrique

Publicado em

16/07/2025

Resumo

A anemia aplásica idiopática adquirida (AA) é uma doença rara, caracterizada por insuficiência da medula óssea (MO), redução significativa do número de células hematopoiéticas estaminais e progenitoras (HSPC) e alteração do microambiente medular (ex., adipogénese). Além do ataque imunológico mediado por células T citotóxicas, têm sido descritas alterações do nicho hematopoiético com possível implicação na fisiopatologia da doença. Publicações prévias demonstraram a presença de alterações funcionais nas células estromais mesenquimais da MO (BM-MSCs), contudo os dados são escassos e heterogéneos. Neste projeto, foi realizado o estudo comparativo de BM-MSCs de utentes com AA em comparação a controlos saudáveis. Foram analisados: o perfil imunofenotípico, diferenciação tri-linhagem e capacidade proliferativa (Secção III); a capacidade de suporte hematopoiético (Secção IV); o perfil de expressão génica (Secção V). Para melhor recriar o microambiente natural da MO, foi estabelecido um protocolo de descelularização de osso femoral humano como plataforma para co-cultura de BM-MSCs (Secção VI). No âmbito do projecto, foi desenvolvido um biobanco de amostras de MO de dadores com AA e saudáveis. No presente estudo concluiu-se que: o perfil imunofenotípico e proliferativo in vitro das BM-MSCs de AA foi semelhante aos controlos saudáveis; as BM-MSCs de AA exibiram uma maior tendência para a diferenciação adipogénica; globalmente, a taxa de proliferação de HSPC saudáveis em co-cultura com BM-MSCs de AA foi menor comparativamente à co-cultura com BM-MSCs saudáveis ou sem células de suporte; as BM-MSCs de AA mostraram padrões moleculares distintos, relacionados com mecanismos de resposta imunitária, adipogénese, metabolismo lipídico, diferenciação e atividade osteoblástica e osteoclástica, remodelação da matriz extracelular (ECM), suporte hematopoiético, angiogénese, reparação de DNA, resposta ao stress e sinalização celular. O modelo de osso humano descelularizado demonstrou ser eficaz, o que suporta a sua aplicação como plataforma de co-cultura celular com o objectivo de melhor representar o microambiente natural da MO. Acquired idiopathic aplastic anemia (AA) is a rare disorder, characterized by bone marrow (BM) failure with severe reduction in the number of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPC) and BM microenvironment disturbances (e.g., BM replacement by fat cells). Besides cytotoxic T-cell–mediated attack to CD34+ HSPC, stem cell niche modulation has been implicated in pathophysiology of AA. Several reports have demonstrated an abnormal function of key BM elements, namely dysfunctional mesenchymal stromal cells (MSCs), however with scarce and heterogeneous data. In this project, AA-derived BM-MSCs were studied in comparison to control derived BM-MSCs, in what regards: immunophenotypic profile, trilineage differentiation and proliferative capacity (Section III); supportive capacity of HSPC expansion (Section IV); and transcriptional profile by bulk RNA-Seq and RT-qPCR (Section V). To better recreate the natural BM microenvironment, a human femoral bone decellularization protocol was established as a platform for BM-MSCs co-culture (Section VI). Throughout the project, a cell biobank of BM samples from AA and healthy donors was established. It was concluded that: immunophenotypic profile and in vitro proliferative capacity of AA-derived BM-MSCs was similar to healthy controls; AA-derived BM-MSCs exhibited a tendency for higher adipogenic differentiation in comparison to controls; globally, the proliferative rate of healthy HSPC co-cultured with AA-derived BM-MSCs feeder layer was lower in comparison to control-derived BM-MSCs feeder layer or without feeder layer; AA-derived BM-MSCs showed distinct molecular patterns associated to immune response, adipogenesis, lipid metabolism, osteoblast and osteoclast differentiation and activity, cell-ECM/ECM remodeling, hematopoietic support, angiogenesis, DNA repair/DNA damage response, stress response and cell signaling. The human decellularized bone model showed to be effective, which supports its application in the setting of a co-culture platform to better represent the natural BM microenvironment.