Nauja skaičiavimo priemonė leidžia tyrėjams suprasti, kaip įvairios žmogaus kūno ląstelių tipai gaminami vystymosi metu ir kaip ligos progresuoja bėgant laikui ląstelių lygiu.
„Wellcome Sanger“ instituto ir Vokietijos vėžio tyrimų centro tyrėjai sukūrė „Cell2fate“. Straipsnyje, paskelbtame kovo 3 d Gamtos metodaiTyrėjai parodo, kaip „Cell2fate“ padeda susieti ląstelių trajektorijas – ląstelių likimo pokyčių seka, dėl kurios atsiranda subrendęs ir veikiantis ląstelių tipas. Tai taip pat atskleidžia pakitusias ląstelių trajektorijas įvairiose ligose, tokiose kaip smegenų navikai, padedantys nustatyti naujus galimus gydymo tikslus.
Ankstesni modeliai, analizuojantys ląstelių trajektorijas, yra ribotos, todėl tyrėjai nesugebėjo ištirti kintančio genų ekspresijos pobūdžio per sudėtingas ląstelių trajektorijas.
Todėl šiame naujame tyrime pagrindinė mokslininkų naujovė buvo tikslus genų išraiškos biofizinės dinamikos modelis.
„Cell2Fate“ naudoja duomenų iš vienos ląstelės RNR sekos nustatymo eksperimentų duomenis, kai visi genai įjungė arba „išreiškė“ kiekvienoje ląstelėje audinyje. „Cell2fate“ suskaido sudėtingas ląstelių trajektorijas į trumpesnes fazes, apibūdinamas kaip moduliai. Tada jis atskirai modeliuoja kiekvieno modulio genų ekspresijos dinamiką ir susiuva šiuos modulius kartu.
Tai darydamas, „Cell2fate“ gali padėti rekonstruoti sudėtingas ląstelių trajektorijas vystymosi ir ligos metu ir nustatyti galimus šių trajektorijų molekulinius reguliatorius. Šis novatoriškas požiūris suteikia „Cell2Fate“ daug daugiau galios nei ankstesni modeliai.
Tyrėjai naudojo „Cell2fate“, kad nustatytų naujus tam tikro tipo neuronų, rastų smegenų hipokampyje, srityje, dalyvaujančioje mokymosi ir atminties srityje, išsivystymo etapus. „Cell2fate“ atskleidė naujas genų ekspresijos programas, reglamentuojančias galutinį šių neuronų brendimą – tai „kodas“, kaip smegenys daro hipokampo neuronus, yra nepaprastai naudingas šaltinis būsimiems tyrimams, kuriuose nagrinėjama ligų vystymasis.
Vykdydama nuolatinį tolesnį darbą, komanda taiko „Cell2fate“, norėdama rekonstruoti ląstelių trajektorijas smegenų navikuose. Labai mažai žinoma apie tai, kaip vėžio ląstelės keičiasi ligos progresavimo metu, ir ar skirtingi navikai seka tas pačias trajektorijas. „Cell2fate“ bus galinga priemonė atjungti šias klinikines paslaptis.
„„ Cell2fate “yra novatoriškas įrankis, nes jis gilinasi į tam tikrų laiko brendimo laiko fazių sudėtingumą, ir tai nebuvo pasiekta anksčiau. Senesni modeliai turi tendenciją per daug supaprastinti ląstelių trajektorijų procesą, todėl džiaugiamės, kad galėsime pasidalyti pažangiausiu įrankiu, kuris gali būti taikomas naujiems duomenų rinkiniams ir neaiškiems duomenims. Europos molekulinės biologijos laboratorija (EMBL) ir buvusi Wellcome Sanger institute.
„„ Cell2fate “jau įrodyta, kad yra naudinga priemonė, leidžianti pažvelgti į kamieninių ląstelių dinamiką, nes jos išsivysto į ląsteles, kuriose yra tam tikros funkcijos. Dabar mes esame suinteresuoti naudoti„ Cell2fate “, kad išsiaiškintume detales apie tai, kas kontroliuoja ląstelių pokyčius ligos kontekste.
„Pavyzdžiui, ilgainiui norime padėti nustatyti genus, kurie kontroliuoja vėžio ląstelių trajektorijas smegenų navikuose, kad galėtume galvoti apie tai, kaip galime įsikišti į šiuos etapus, kad pirmiausia išvengtume šių vėžio formų“, – sako dr. Omer Ali Bayraktar, vyresnysis autorius ir grupės vadovas Wellcome Sanger institute.