Naudodamiesi vienos ląstelės sekos nustatymo technika, Brazilijos tyrėjai sukūrė pirmąjį židinio žievės displazijos (FCD) ląstelės atlasą-smegenų žievės, kuri sukelia vaistams atsparią epilepsiją, apsigimimą. Šie atvejai dažniausiai pasitaiko vaikams ir paaugliams, kurie sudaro iki 50% šios amžiaus grupės epilepsijos operacijų.
Naudojant atlasą, buvo galima apibūdinti skirtingus smegenų pažeidimo ląstelių tipus ir nustatyti, kurie yra susiję su liga. Rezultatas atveria kelią naujų specifinių gydymo būdų, skirtų tokio tipo displazijai, kūrimo būdą.
Molekuliniai mechanizmai, atsakingi už epilepsijos priepuolius pacientams, sergantiems FCD, yra blogai suprantami. Žmonėms, kuriems yra sunkių atvejų, per dieną gali būti nuo 40 iki 50 priepuolių, prarandant sąmonę ir kritimą. Kai vaistai negali kontroliuoti priepuolių, operacija yra pasirinkimas, tačiau jis kyla iš rizikos, pavyzdžiui, regėjimo, klausos ir kalbos problemos.
Žurnale paskelbtame tyrime ISBIENTASTyrėjai sugebėjo susieti ląstelių skiriamąją gebą tiek transkripcijos pokyčiams, bet ir paversti DNR paverčiant pasiuntinių RNR (baltymų gaminimo „receptas“) – ir epigenetinius pokyčius (modifikuojant genų ekspresiją per biocheminius procesus, nekeičiant DNR sekos) . Šie mechanizmai reguliuoja, kaip genai yra suaktyvinti ar išjungti, kad būtų gaminami baltymai ir kitos funkcinės molekulės, žinomos kaip genų ekspresija.
Tyrime taip pat buvo nustatytos neuronų, mikroglia ir astrocitų subpopuliacijos, susijusios su liga. Ši ląstelių grupė sudaro smegenų žievę ir užtikrina nervų sistemos veikimą, apsaugą ir pritaikymą.
Tyrime nustatyta specifinė neuronų populiacija FCD sergantiems pacientams, kuriems būdinga NEFM+ neurofilamento (neuronų baltymo) ekspresija, apimanti vadinamuosius dismorfinius neuronus. Tai yra nenormalios ląstelės, randamos šių pacientų žievėje, kurios yra atsakingos už pakitusias sinapses, sukeliančias epilepsijos traukulius.
Kalbant apie mikroglia (smegenyse esančios imuninės sistemos ląstelės), buvo rastos dvi pogrupiai, vadinami CD74+ ir CD83+. Tai gali būti siejama su imunine aktyvacija ir neuroinfekcija.
„Naudodamiesi pažengusia genomo technika, mes gavome ląstelių ir todėl ypač išsamų šio smegenų apsigimimo vaizdą. Mes nustatėme gilius šių pacientų žievės ląstelių pokyčius, įskaitant neuronų praradimą viršutiniuose sluoksniuose, taip pat nesubrendusių astrocitų ir populiacijų ir populiacijų, taip pat nesubrendusių astrocitų ir populiacijų. Mikroglia išsiplėtė pažeidimuose ir susiję su uždegimu.
Valstybinio Campino universiteto (FCM-UNICAMP) medicinos mokslų mokyklos tyrėjas, Veiga yra Brazilijos neuromokslų ir neurotechnologijų instituto (Brainn) komanda.
Darbe, kuris prasidėjo 2021 m., Grupė sukūrė 61 525 pavienių ląstelių duomenų rinkinį iš 11 klinikinių židinio žievės displazijos pažeidimų, gautų iš pacientų, kuriems atliekama operacija ir kontrolinė, mėginių. Vieno ląstelių sekos nustatymas yra pažangi molekulinės biologijos technika, leidžianti genetinei medžiagai (DNR ar RNR) analizuoti atskirai, pateikiant išsamų vaizdą apie ląstelių heterogeniškumą ir atskleidžiant daug konkretesnes tiriamų pažeidimų savybes.
Vienas iš iššūkių buvo analizuoti duomenų kiekį.
„Ilgai praleidome kurdami skaičiavimo darbo eigą ir išbandėme skirtingus metodus, kad galėtume nustatyti šias su liga susijusias subpopuliacijas“, – sako Veiga, pabrėžiantis savo daktaro laipsnį. Disertacijos studentė Isabella Cotta Galvão, pirmasis straipsnio autorius.
Šis darbas buvo pristatytas nacionaliniuose ir tarptautiniuose renginiuose, įskaitant „Žmogaus ląstelių Atlaso Lotynų Amerikos“ simpoziumą 2024 m. Liepos mėn.
Norėdami padidinti žinių šia tema Brazilijoje, tyrėjai Iscia Lopes-Cendes ir Jaqueline Geraldis-tiek iš FCM-UNICAMP, tiek straipsnio autorių, praėjusį lapkritį surengė renginį „vienos ląstelės omiko. . Seminaras pažymėjo vienos ląstelių ir erdvinės omikos Brazilijos, mokslo bendruomenės, skirtos skatinti bendradarbiavimą ir tobulinti šią sritį šalyje, pradžią.
Pasaulio sveikatos organizacijos (PSO) duomenimis, Epilepsija, neurologinė liga, neturinti išgydymo, patiria maždaug 50 milijonų žmonių visame pasaulyje. Brazilijoje yra maždaug 2 milijonai atvejų. Praėjusiais metais didžiausias tyrimas, kada nors paskelbtas šia tema pasaulyje, atskleidė savotišką „genetinę architektūrą“, kuriame nustatyta 26 su sutrikimu susijusios genomo sritys. Brazilija buvo vienintelė Lotynų Amerikos šalis, atstovaujama per „Brainn“.
Kiti veiksmai
Tyrimo rezultatai buvo įtraukti į „Cellxgene“ ląstelių duomenų bazę, kuri yra žmogaus ląstelių atlaso konsorciumo dalis. Įkurta 2016 m., Konsorciume yra daugiau nei 3000 narių 99 šalyse, suburiantis biologus, klinikų gydytojus, technologus, fizikus, kompiuterių mokslininkus, programinės įrangos inžinierius ir matematikus.
Dėl to kitos grupės gali naudoti šiuos duomenis savo tyrimuose ir pabandyti rasti tikslingesnius židinio žievės displazijos gydymo būdus.
„Šio tipo duomenų dalijimasis yra būtinas šiandien, norint paspartinti medicininių tyrimų pažangą. Mes pateikiame turimus duomenis, gautus iš valstybės pinigų, grąžindami visuomenės investicijas visų naudai”,-sako Lopes-Cendes.
Veiga sako, kad jo grupė dabar naudoja tą pačią vienos ląstelės techniką kūdikių smegenų vystymuisi ir kitos rūšies displazijai, norėdama išsiaiškinti, ar yra kokių nors panašumų.