Inovativna tehnika razkriva "osnovne identitete" možganskih celic

Mojster meditacijske terapije - Mihael Žmahar (Junij 2019).

Anonim

Človeški možgani sestavljajo približno 170 milijard celic, od katerih je vsak razvil, da opravlja posebne naloge, kar postavlja ključno vprašanje: zakaj so te celice drugačne drug od drugega?

Večina biologov poskuša odgovoriti na to temeljno poizvedbo z izoliranjem celic enega po enega in njihovimi molekularnimi prstnimi odtisi. S sekvenciranjem RNK v vsaki posamezni celici lahko znanstveniki določijo, kateri geni so "na" v danem tkivu. Ampak tehnike, ki se uporabljajo za gnetenje celic iz kosov tkiva, se težko nanašajo na občutljive, vretenčne nevrone človeških možganov - poleg tega pa imajo statistične omejitve.

Zdaj so raziskovalci UC San Francisco pokazali, da je mogoče preučiti celično identiteto z vzorčenjem vzorcev možganskih tkiv, ekstrakcijo svoje RNK v razsutem stanju in iskanju vzorcev podpisa genov. Nova študija, ki je bila predstavljena na naslovnici Nature Neuroscience septembra 2018, je analizirala podatke iz milijarde celic, ki so jih združili iz več kot 7200 nevrotičnih vzorcev tkiva, ki jih je v zadnjem desetletju zbralo 840 človeških darovalcev.

"Študije, ki analizirajo več deset tisoč posameznih celic, so impresivne, vendar ne morejo privoščiti sveč milijardam celic, ki so prisotne v nedotaknjenih vzorcih tkiva", je povedal Michael Oldham, docent za nevrološko kirurgijo UCSF in višji avtor študija. "Ljudje so podcenili informacijsko vsebino podatkovnih nizov omika, ustvarjenih iz tkiva v razsutem stanju - s tem pristopom lahko zbrali vse vrste obstoječih podatkov za reševanje velikega števila bioloških vprašanj."

Vzorec razsutega tkiva vsebuje različne vrste celic, po naravi. Raziskovalci so domnevali, da bi, če ima vsak tip celic značilen vzorec genovske ekspresije, se ti podpisi dosledno pojavljajo pri mnogih vzorcih tkiva. Z drugimi besedami, poseben izbor celic v določenem tkivu bi moral predvideti splošno izražanje genov.

Z uporabo objavljenih podatkovnih nizov in ugotovljenih označevalcev celične identitete so znanstveniki opazili prstne odtise glavnih celičnih razredov - in sicer nevronov, oligodendrocitov, astrocitov in mikroglic - v tisočih transkriptomov. Raziskovalci so svoje delo dali na voljo kot spletni vir. Spletna stran omogoča znanstvenikom, da zlahka prepoznajo, kateri geni so značilno izraženi v različnih celičnih razredih v možganih in kjer so te celice pogosto najdene.

Ta nova tehnika bi lahko znanstvenikom napovedala, katere celice in možganske regije so glavni cilji določene bolezni. Raziskovalci so že uporabili tehniko za modeliranje izražanja genov, za katere je znano, da povečujejo tveganje za Alzheimerjevo bolezen.

Ugotovili so, da dva gena, povezana z Alzheimerjevo zgodovino, imenovano APP in PSEN1, večinoma izražata nevroni in oligodendrociti. Za primerjavo, dva gena, povezana s poznim nastopom Alzheimerjeve bolezni - APOE in TREM2 - večinoma izražata astrociti in mikroglija. Te ugotovitve kažejo, da lahko ključne transkripcijske spremembe v posameznih vrstah celic temeljijo na različnih manifestacijah bolezni.

Ta vrsta analize se lahko uporabi v tkivih, ki presegajo človeške možgane, da profilirajo celice v kateremkoli biološkem sistemu, v vseh živalskih vrstah, tako v zdravih kot v bolezenskih državah. Poleg analize genovske ekspresije se lahko pristop prilagodi tako, da razkrije, kateri proteini, lipidi ali epigenetski markerji najbolje predstavljajo določene vrste celic.

Nova tehnologija lahko v svojem jedru pomaga znanstvenikom razumeti, zakaj različne vrste celic delujejo tako, kot delajo - in brez težkih nalog izbire tkiv, celice po celici.

menu
menu