Ląstelių taikymo technologija gali išskirti neuronų subpopuliacijas ir susieti jas su elgesio būsenomis

Ląstelių taikymo technologija gali išskirti neuronų subpopuliacijas ir susieti jas su elgesio būsenomis

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Kadangi genų sekos nustatymo technologijos tampa galingesnės, mūsų supratimas apie ląstelių įvairovę augo lygiagrečiai. Tai paskatino Sent Džudo vaikų tyrimų ligoninės mokslininkus sukurti įrankį, leidžiantį lengviau ir tiksliau tirti konkrečias ląstelių subpopuliacijas.

Įrankis, pavadintas „Conditional Viral Expression by Ribozyme Guided Degradation“ (ConVERGD), leidžia tyrėjams konkrečiai pasiekti šiuos ląstelių pogrupius ir tiksliai jais manipuliuoti remiantis keliomis ląstelės ypatybėmis.

„ConVERGD“ siūlo daugybę pranašumų, palyginti su esamomis susikertančiomis išraiškos platformomis, nes yra pritaikyta sudėtingesnėms genetinėms apkrovoms ir padidintam prisitaikymui. Tyrėjai įrodė ConVERGD naudingumą tyrinėdami anksčiau nenustatytą norepinefrino neuronų pogrupį.

Darbas parodo didelį poveikį, kurį ląstelių subpopuliacijų tyrimai gali turėti fundamentiniams tyrimams ir sveikatos priežiūrai. Išvados buvo paskelbtos šiandien (gegužės 27 d.). Gamtos neuromokslai.

To paties tipo ląstelės, skirtingos funkcijos

Lindsay Schwarz, Ph.D., Sent Džudo vystymosi neurobiologijos katedra, būtinybė paskatino išradimą, kai ji tyrinėjo neuronų ląstelių kraštovaizdį, ypač neuronų ląsteles, gaminančias norepinefriną.

„Manoma, kad norepinefrino neuronai yra tik vienos rūšies neuronai. Tačiau kai jie suaktyvinami smegenyse, jie gali sukelti daugybę skirtingų elgesio tipų, pavyzdžiui, sustiprinti dėmesį ir atmintį arba sukelti streso reakciją ar kovą. arba skrydžio atsakas“, – sakė Schwarzas. „Bet jei tai tik vieno tipo neuronai, išskiriantys šią vieną molekulę, kaip tai verčia jus daryti skirtingus dalykus?”

Norint ištirti tokius klausimus, reikia turėti galimybę selektyviai apklausti ląstelių subpopuliacijas, turinčias ypatingą išankstinį nusistatymą. Šiuo tikslu Schwarzas nustatė, kad visi bandymai naudoti dabartinę praktiką buvo nesėkmingi. „Mes neįsitraukėme į šį projektą galvodami, kad sukursime naują įrankį, bet atrodė, kad tai reikalinga bendruomenei.”

Dabartinės korinio subpopuliacijos taikymo technologijos tobulinimas

Norint nukreipti į ląstelių subpopuliacijas, reikia jas praleisti per kelis genetinius filtrus. Šie kryžminiai filtrai tiria, kokius genus išreiškia ląstelės ir kokius kelius bei ryšius jos sukuria, analizuodami skirtingas subpopuliacijas, kad mokslininkai galėtų sutelkti dėmesį į pasirinktą izoliuotų ląstelių grupę.

Adeno-associated virus (AAV) pagrindu veikiančių reporterių įrankių, galinčių labai tiksliai tiekti genetinę medžiagą į konkrečias ląsteles, naudojimas yra idealus būdas taikyti šiuos susikertančius filtrus. Šie reporterių įrankiai naudojami genų ekspresijai ir baltymų lokalizacijai tam tikrose ląstelėse ar regionuose pažymėti arba stebėti. Tačiau juos gali būti sudėtinga suprojektuoti ir juose gali būti nedaug vietos.

„Vienas iš pagrindinių mūsų tikslų buvo sukurti įrankį, kuriame jūsų dominantis genas būtų išreikštas tik tada, kai jame yra kelios funkcijos, bet galutiniams vartotojams būtų tikrai lengva modifikuoti ir įdėti bet kokius norimus genus“, – paaiškino Schwarzas.

Ląstelių taikymo technologija leidžia tyrėjams išskirti neuronų subpopuliacijas ir susieti jas su elgesio būsenomis

Tvirti ribozimai siūlo naujos kartos specifiškumą

Schwarzas ir pirmasis autorius Alexas Hughesas, mokslų daktaras, St. Jude aukštosios mokyklos biomedicinos mokslų absolventas, šiuo metu Alleno smegenų mokslo instituto absolventas, kurdami ConVERGD panaudojo dvi atskiras technologijas, būtent AAV pagrįstą reporterių technologiją. ir įkvėpimo iš ribozimų pasaulio – RNR gijų, kurios gali veikti kaip fermentai, katalizuodami biochemines reakcijas.

Svarbu tai, kad ribozimai gali būti sukurti taip, kad itin tiksliai valdytų genų ekspresijos įjungimo / išjungimo jungiklį. „Iš pradžių mes girdėjome apie ribozimus iš žurnalų klubo, kuris terapiškai mąstė apie tai, kaip naudoti AAV“, – sakė Schwarzas. „Aleksas grįžo ir suprato, kad gali sugalvoti būdą, kaip tai panaudoti neurologijos įrankiuose.”

Įdomu neurologijos bendruomenei ir ne tik

Kaip koncepcijos įrodymą, Schwarzas ir Hughesas naudojo ConVERGD norepinefrino neuronų pogrupiui apklausti. „Norepinefrino neuronai bendrai atlieka daug skirtingų dalykų“, – paaiškino Schwarzas. „Pogrupis, į kurį nukreipėme, gamina norepinefriną, tačiau jie gamina ir kitą opioidinį peptidą, vadinamą dinorfinu, kuris anksčiau nebuvo apibūdintas šiuose neuronuose. Su ConVERGD mes nustatėme, kad nerimui sukelti pakako aktyvuoti tik šiuos dinorfiną ekspresuojančius neuronus. atsakymas“.

Išnagrinėjęs funkcijas ir priskirdamas jas ląstelių pogrupiui, Schwarzas tikisi, kad tikslinė terapija yra galimybė. „Mes gydome nerimą ir depresiją vaistais, nukreiptais į norepinefrino signalizaciją, tačiau jie tai daro visame pasaulyje“, – sakė Schwarzas. „Taip pat pastebėsite žalą kitoms svarbioms norepinefrino funkcijoms, kurių nenorite matyti. Tikslesnis šių neuronų taikymas gali padėti tai pagerinti.”

Kūrinys turės bangavimo efektų už Šv. Judo ribų. „Mes tikrai džiaugiamės dėl to bendruomenei“, – sakė Schwarzas. „ConVERGD turėtų būti pritaikytas bet kokiam audiniui. Jis gali būti naudingas ne tik neurologijos srityje.”