Иновативната техника разкрива "основни идентичности" на мозъчните клетки

Anonim

Човешкият мозък се състои от около 170 милиарда клетки, всеки от които еволюирал да изпълнява специфични задачи, което повдига ключов въпрос: Какво прави тези клетки различни?

Повечето биолози се опитват да отговорят на тази фундаментална заявка, като изолират клетките един по един и вземат своите молекулни пръстови отпечатъци. Чрез секвениране на РНК във всяка отделна клетка учените могат да определят кои гени са "в" в дадена тъкан. Но техниките, използвани за изваждане на клетки от парченца тъкани, са трудни за прилагане към деликатните, врязващи се неврони на човешкия мозък - освен това имат и статистически ограничения.

Сега, изследователи от Сан Франциско са показали, че е възможно да се изследва клетъчната идентичност чрез пулверизиране на проби от мозъчна тъкан, извличане на РНК в насипно състояние и търсене на модели на подписване на генната активност. Новото изследване, представено на корицата на изданието от септември 2018 г. на Nature Neuroscience, анализира данни от милиарди клетки, обединени от над 7200 проби от невротипни тъкани, събрани от 840 човешки донори през последното десетилетие.

"Изследванията, които анализират десетки хиляди отделни клетки, са впечатляващи, но просто не могат да държат свещта на милиардите клетки, които се намират в тъканни проби", казва Майкъл Олдам, професор по неврологична хирургия на UCSF и старши автор на проучване. "Хората са подценили информационното съдържание на набори от данни за хора, генерирани от насипни тъкани - с този подход ние можем да издирим всички видове съществуващи данни, за да отговорим на огромен кръг от биологични въпроси".

Пробите от насипни тъкани съдържат по своята същност различни видове клетки. Изследователите са предположили, че ако всеки клетъчен тип има характерен модел на генна експресия, тези подписи биха се повлияли последователно от много тъканни проби. С други думи, конкретният асортимент от клетки в дадена тъкан трябва да доведе до цялостно генно изразяване по предвидим начин.

Използвайки публикувани набори от данни и утвърдени маркери за клетъчна идентичност, учените забелязаха следи от пръстови отпечатъци на основните клетъчни класове - а именно неврони, олигодендроцити, астроцити и микроглиа - в хиляди транскриптоми. Изследователите са направили работата си достъпна като онлайн ресурс. Сайтът позволява на учените лесно да идентифицират кои гени са характерно експресирани от различни клетъчни класове в мозъка и където тези клетки обикновено се срещат.

Тази нова техника може да помогне на учените да предскажат кои клетки и мозъчни региони са главните цели на дадена болест. Изследователите вече са използвали техниката за моделиране на експресията на гените, за които е известно, че повишават риска от болестта на Алцхаймер.

Те установяват, че два гена, свързани с ранно начало на Алцхаймер - наречени APP и PSEN1 - се изразяват предимно от неврони и олигодендроцити. За сравнение, два гена, свързани с късното начало на болестта на Алцхаймер - APOE и TREM2 - се изразяват предимно от астроцити и микроглиа. Тези открития подсказват, че ключовите транскрипционни промени в специфични клетъчни типове могат да се дължат на различните прояви на болестта.

Този тип анализ може да бъде използван в тъканите извън човешкия мозък, за да се профилират клетките във всяка биологична система, във всеки животински вид, както в здрави, така и в болестни състояния. Освен анализа на генната експресия, подходът може да бъде адаптиран, за да се разкрият кои протеини, липиди или епигенетични маркери най-добре представляват специфични видове клетки.

В основата си, новата техника може да помогне на учените да разберат защо различните типове клетки функционират по начина, по който го правят - и без усилията да се отделят тъканите, клетка по клетка.

Популярни Публикации

Препоръчано