Inovacinė technika atskleidžia smegenų ląstelių "šerdį"

Inočekiai 2 (Liepa 2019).

Anonim

Žmogaus smegenis sudaro maždaug 170 mlrd. Ląstelių, kurių kiekvienas išsivystė konkrečioms užduotims atlikti, o tai kelia pagrindinį klausimą: kas daro šias ląsteles skirtingas?

Daugelis biologų bando atsakyti į šią pagrindinę užduotį, atskirdami ląsteles viena nuo kitos ir paimdami jų molekulinius pirštų atspaudus. Nustatydami RNR kiekvienoje atskiroje ląstelėje, mokslininkai gali nustatyti, kurie genai buvo "įjungti" tam tikruose audiniuose. Tačiau metodai, naudojami raumenų ląstelėms iš audinių gabalėlių, yra sunkiai pritaikomi žmogaus smegenų subtilioms spinduliuotėms neuronams, be to, jiems yra statistinių apribojimų.

Dabar "UC San Francisco" tyrėjai parodė, kad galima ištirti kūno identitetą, purškiant smegenų audinio mėginius, ekstrahuojant jų RNR ir ieškant genų aktyvumo parašo modelių. Naujajame tyrime, kuris buvo aptariamas "2018 m. Rugsėjo mėn." " Nature Neuroscience" numeryje, išanalizuoti milijardų ląstelių duomenys, kurie per pastarąjį dešimtmetį buvo surinkti iš daugiau kaip 7200 neurotipinių audinių mėginių, paimtų iš 840 žmonių donorų.

"Tyrimai, kuriuose analizuojami dešimtys tūkstančių atskirų ląstelių, yra įspūdingi, tačiau tiesiog negalima laikyti žvakių milijardais ląstelių, esančių nepažeistuose audinių pavyzdžiuose", - teigė Michaelas Oldhamas, UCSF neurologijos chirurgijos asistentas ir profesorius studijuoti "Žmonės nepakankamai įvertino" omics "duomenų rinkinių, sukurtų iš daugybės audinių, informacijos turinį, todėl taikant šį metodą galime išnaudoti visus esamų duomenų tipus, kad išspręstume daugybę biologinių klausimų."

Daugeliu audinių pavyzdžiai pagal savo pobūdį yra įvairių tipų ląstelių. Tyrėjai hipoteze, kad jei kiekviena ląstelių rūšis turi būdingą genų ekspresijos modelį, šie parašai bus nuosekliai pasklindę daugelyje audinių pavyzdžių. Kitaip tariant, tam tikro audinio ląstelių asortimentas turi paskatinti bendrą genų ekspresiją.

Naudojant paskelbtus duomenų rinkinius ir nustatytus korinio identiškumo žymenis, mokslininkai pastebėjo pagrindinių ląstelių klasių, ty neuronų, oligodendrocytų, astrocitų ir mikrogliazės, signalinius detektorius tarp tūkstančių transkriptomų. Tyrėjai atliko savo darbą internete. Ši svetainė leidžia mokslininkams lengvai nustatyti, kurie genai būdingi skirtingoms ląstelių klasėms smegenyse ir kur paprastai randamos šios ląstelės.

Šis naujas metodas gali padėti mokslininkams prognozuoti, kokios ląstelės ir smegenų regionai yra pagrindiniai tam tikros ligos tikslai. Mokslininkai jau taikė metodiką, kaip modeliuoti genealų, žinomų Alzhaimerio ligos riziką, išraišką.

Jie nustatė, kad du genus, susijusius su ankstyvuoju Alzheimerio liga, vadinamus APP ir PSEN1, daugiausia išreiškia atitinkamai neuronai ir oligodendrocytai. Palyginimui, du genus, susijusius su vėlyvuoju Alzheimerio liga - APOE ir TREM2, daugiausia išreiškia astrocitai ir mikroglia. Šie duomenys rodo, kad pagrindiniai transkripcijos pokyčiai specifiniuose ląstelių tipuose gali būti skirtingi ligos požymiai.

Šio tipo tyrimai gali būti naudojami ne žmogaus smegenų audiniuose, bet ir bet kokiose biologinėse sistemose, bet kuriose gyvūnų rūšyse, tiek sveikose, tiek ligos būsenose. Be analizuojant genų ekspresiją, požiūris gali būti pritaikytas atskleisti, kurie baltymai, lipidai ar epigenetiniai žymenys geriausiai atspindi konkrečias ląstelių rūšis.

Pagal savo esmę, nauja technika gali padėti mokslininkams suprasti, kodėl skirtingi ląstelių tipai veikia taip, kaip jie daro - ir be kruopštaus užduotinio išskirti audinius, ląsteles iš ląstelių.