Новый процесс создания «метаклетки» преодолевает трудности изучения секретов одиночных клеток

Нейробиологи из Калифорнийского университета в Ирвине, изучающие генные изменения, лежащие в основе болезни Альцгеймера, разработали процесс создания «мета-клетки», который преодолевает трудности изучения одной клетки. Их методика уже позволила получить важную новую информацию и может быть использована для изучения других заболеваний всего организма. Подробности о метаклетке, созданной исследователями из Института нарушений памяти и неврологических расстройств UCI, известного как UCI MIND, были опубликованы в онлайн-журнале. Клеточный пресс.

Технологии, называемые транскриптомикой, которые изучают наборы РНК внутри организмов, позволяют ученым понять, что делает каждая клетка. Однако вопрос о том, как те или иные гены работают в одиночной клетке, — процесс, известный как геномика одиночных клеток, — широко не изучался. В результате до сих пор трудно определить, какие гены связаны с болезнью или выполняют нормальные функции.

Проблема в том, что одна клетка не содержит много РНК. Эта редкость затрудняет изучение. Даже если ген присутствует, технология может его упустить».

Сэмюэл Морабито , первый автор, аспирант UCI, исследователь программы математической, вычислительной и системной биологии.

Тем не менее, геномика отдельных клеток является мощным инструментом в поиске средств профилактики и лечения болезней.

«Если мы знаем, что генный процесс разрушает клетки, мы потенциально можем вмешаться», — сказал ведущий автор Вивек Сваруп, доцент кафедры нейробиологии и поведения UCI. «Мы можем разработать терапевтические средства и воздействовать на сотни генов, чтобы остановить развитие болезни».

Теперь команда разработала способ устранить это препятствие. «Работая с отдельной клеткой, мы искали другие, наиболее похожие с точки зрения транскриптомики», — сказал Сваруп. «Взяв в среднем 50 таких ячеек, мы разработали мета-ячейку, которая представляет собой отдельную ячейку, но без проблем дефицита».

Новый процесс, получивший название hdWGCNA, совершенствует широко используемый метод массового секвенирования РНК, который не затрагивает геномы отдельных клеток. Исследователи использовали собственные данные своей лаборатории и информацию из двух других опубликованных исследований для разработки процесса. Они исследовали микроглию, первичные иммунные клетки мозга, которые несут большинство распространенных генетических факторов риска болезни Альцгеймера. Их результаты выявили важные идеи и ключевые области для дальнейшего изучения.

«Мы обнаружили, что непросто отличить хорошую микроглию, выполняющую свою обычную работу, от плохой микроглии, повреждающей нейроны», — сказал Сваруп. «Нормальный мозг имеет хорошую микроглию, но большая часть микроглии у людей с болезнью Альцгеймера изменена на реактивную микроглию. Кроме того, плохой тип, характерный для болезни Альцгеймера, имеет разные типы, и мы обнаружили состояния микроглии, которые ранее не были известны».

В то время как исследователи сосредоточены на неврологических расстройствах, hdWGCNA представляет собой универсальный вычислительный подход, который может идентифицировать паттерны экспрессии генов и генные модули, связанные с конкретными заболеваниями, независимо от задействованного органа или ткани.

Финансирование этого исследования было предоставлено Национальным институтом старения, Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта и Национальным институтом злоупотребления наркотиками посредством грантов 1RF1AG071683, P01NS084974-06A1, 1U01DA053826, U54 AG054349-06 (MODEL-AD) и 3U19AG068054. -02, а также грант Фонда медицинских исследований Адельсона.