เทคนิคที่เป็นนวัตกรรมเผยให้เห็น "identities" ของเซลล์สมอง

Anonim

สมองของมนุษย์สร้างขึ้นจากประมาณ 170 พันล้านเซลล์ซึ่งแต่ละเซลล์มีวิวัฒนาการไปสู่การทำงานที่เฉพาะเจาะจงซึ่งทำให้เกิดคำถามสำคัญ: อะไรทำให้เซลล์เหล่านี้แตกต่างจากที่อื่น?

นักชีววิทยาส่วนใหญ่กำลังพยายามตอบแบบสอบถามพื้นฐานนี้โดยการแยกเซลล์ทีละหนึ่งและใช้ลายนิ้วมือโมเลกุลของพวกเขา โดยการเรียงลำดับ RNA ในแต่ละเซลล์นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบยีนที่ "อยู่" ในเนื้อเยื่อที่กำหนดได้ แต่เทคนิคที่ใช้ในการประแจประจุจากชิ้นเนื้อเยื่อเป็นเรื่องยากที่จะนำมาประยุกต์ใช้กับเซลล์ประสาทที่ละเอียดอ่อนของสมองมนุษย์และยังมีข้อ จำกัด ทางสถิติอีกด้วย

ตอนนี้นักวิจัยของ UC San Francisco ได้แสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะศึกษาเอกลักษณ์ของเซลล์โดยการบดเนื้อเยื่อสมองตัวอย่างของ RNA และดึงข้อมูล RNA เป็นกลุ่มและค้นหารูปแบบลายเซ็นของกิจกรรมยีน การศึกษาใหม่ซึ่งให้ความสำคัญกับหน้าปกของ Nature Neuroscience ฉบับเดือนกันยายนปี 2528 ได้วิเคราะห์ข้อมูลจากเซลล์นับพันล้านเซลล์ซึ่งรวบรวมมาจากตัวอย่างเนื้อเยื่อ neurotypical กว่า 7200 รายที่รวบรวมจาก 840 คนในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา

"การศึกษาที่วิเคราะห์เซลล์นับหมื่นตัวเป็นสิ่งที่น่าประทับใจ แต่ก็ไม่สามารถถือเทียนให้กับเซลล์ที่มีอยู่ในชิ้นเนื้อเยื่อที่สะสมอยู่ได้หลายพันล้านเซลล์" ไมเคิลดัมผู้ช่วยศาสตราจารย์ UCSF ด้านการผ่าตัดระบบประสาทและผู้เขียนอาวุโสของ ศึกษา. "คนเราประเมินข้อมูลเนื้อหาของชุดข้อมูล omics ที่สร้างจากเนื้อเยื่อเป็นกลุ่มมากเกินไป - ด้วยวิธีนี้เราสามารถรวบรวมข้อมูลที่มีอยู่ทุกประเภทเพื่อตอบคำถามทางชีววิทยาได้หลากหลายมาก"

ตัวอย่างเนื้อเยื่อเป็นกลุ่มมีความหลากหลายของชนิดเซลล์โดยธรรมชาติ นักวิจัยตั้งสมมติฐานว่าหากแต่ละเซลล์มีลักษณะเฉพาะของการแสดงออกของยีนลายเซ็นเหล่านี้จะเกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอในตัวอย่างเนื้อเยื่อต่างๆ กล่าวอีกนัยหนึ่งการเลือกสรรเซลล์บางอย่างในเนื้อเยื่อที่กำหนดควรขับการแสดงออกของยีนโดยรวมในรูปแบบที่สามารถคาดเดาได้

นักวิจัยพบว่าลายนิ้วมือบอกเล่าจากชั้นเรียนของเซลล์ที่สำคัญ ได้แก่ เซลล์ประสาท oligodendrocytes astrocytes และ microglia โดยใช้ชุดข้อมูลที่เผยแพร่และเป็นที่ยอมรับของตัวตนของเซลลูล่าร์ นักวิจัยได้ทำให้งานของพวกเขาเป็นทรัพยากรออนไลน์ เว็บไซต์ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุได้ว่ายีนใดแสดงออกโดยชั้นเซลล์ที่แตกต่างกันในสมองและเซลล์เหล่านั้นมักพบอยู่ที่ใด

เทคนิคใหม่นี้สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าเซลล์และบริเวณสมองเป็นเป้าหมายหลักของโรคเฉพาะอย่าง นักวิจัยได้ใช้เทคนิคในการสร้างแบบจำลองการแสดงออกของยีนที่รู้จักกันเพื่อเพิ่มความเสี่ยงต่อการเป็นโรคอัลไซเมอร์

พวกเขาพบว่ามียีนสองตัวที่สัมพันธ์กับโรคอัลไซเมอร์ซึ่งเรียกว่า APP และ PSEN1 ซึ่งส่วนใหญ่แสดงออกมาจากเซลล์ประสาทและ oligodendrocytes ตามลำดับ ในการเปรียบเทียบยีนสองตัวที่เกี่ยวข้องกับโรคอัลไซเมอร์ในช่วงปลาย - APOE และ TREM2 - ส่วนใหญ่แสดงออกโดย astrocytes และ microglia การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงการถอดรหัสที่สำคัญในเซลล์เฉพาะชนิดอาจเป็นสาเหตุของอาการที่แตกต่างกันของโรค

การวิเคราะห์ประเภทนี้สามารถนำไปใช้ในเนื้อเยื่อที่อยู่นอกเหนือจากสมองของมนุษย์เพื่อนำไปสู่เซลล์ในระบบทางชีวภาพในสัตว์ทุกชนิดทั้งในด้านสุขภาพและโรค นอกจากการวิเคราะห์การแสดงออกของยีนแล้วแนวทางนี้ยังสามารถปรับเปลี่ยนเพื่อแสดงให้เห็นว่าโปรตีน, ไขมันหรือตัวบ่งชี้ทางพันธุกรรมใดเป็นตัวแทนของเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงได้ดีที่สุด

หลักของเทคนิคใหม่นี้สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจได้ว่าทำไมเซลล์ที่แตกต่างกันจึงทำงานได้ตามที่พวกเขาทำและโดยไม่จำเป็นต้องหยิบเนื้อเยื่อแยกออกจากกันเซลล์โดยเซลล์

โพสต์ยอดนิยม

แนะนำ