Salko instituto mokslininkai pristato naują smegenų kartografavimo neurotechnologiją, vadinamą Single Transcriptome Assisted Rabies Tracing (START). Pažangiausias įrankis sujungia dvi pažangias technologijas – monosinapsinio pasiutligės viruso sekimą ir vienos ląstelės transkriptomiką – smegenims nustatyti.’s sudėtingus neuronų ryšius su neprilygstamu tikslumu.
Naudodami šią techniką, mokslininkai pirmieji nustatė smegenų žievės slopinančių neuronų transkriptominių potipių sujungimo modelius. Jie sako, kad šis gebėjimas nustatyti neuronų potipių ryšį paskatins naujų terapinių priemonių, galinčių nukreipti tam tikrus neuronus ir grandines, specifiškumą, kūrimą. Tokie gydymo būdai gali būti veiksmingesni ir sukelti mažiau šalutinių poveikių nei dabartiniai farmakologiniai metodai.
Tyrimas, paskelbtas m Neuronasyra pirmasis, išsprendęs žievės ryšį, išskirdamas transkriptominių ląstelių tipus.
„Kalbant apie neurologinių ir neuropsichiatrinių sutrikimų gydymą, mes’iš esmės bandėme pataisyti mašiną visiškai nesuprasdami jos dalių“, – sako vyresnysis autorius Edwardas Callaway, profesorius ir Vincento J. Coateso molekulinės neurobiologijos katedros vedėjas Salk mieste. „START padeda mums sukurti išsamų smegenų planą.’yra daug dalių ir kaip jos visos jungiasi“.
Tai’Jis sako, kad tai tarsi bandymas remontuoti automobilį nežinant, kas yra variklis ar ašis. Bet jei turėtum automobilio schemą’s dalis, galite pradėti suprasti, kaip jos gali veikti kartu, kad ratai suktųsi ir automobilis judėtų. Šios žinios padėtų daug lengviau pastebėti sistemos problemą ir išsiaiškinti, kokių įrankių reikės jai išspręsti.
Apibūdinant smegenis’s dalyse, neuronai iš pradžių skirstomi į dvi plačias klases: sužadinančius (stimuliuojančius smegenų veiklą) ir slopinančius (slopinančius aktyvumą) – panašiai kaip akceleratorius ir stabdžiai automobilyje. Iš ten juos galima toliau suskirstyti į poklasius: sužadinimo neuronai skirstomi į kategorijas pagal smegenų sluoksnį.’re in, o slopinamieji neuronai identifikuojami pagal jų ekspresuojamus baltymus.
Naujausi transkriptomikos pažanga dabar leidžia dar labiau suskirstyti šiuos poklasius. Naudodamiesi vienos ląstelės RNR sekos nustatymu, mokslininkai dabar gali sugrupuoti ląsteles su panašiais genų ekspresijos modeliais ir kiekvieną klasterį apibrėžti kaip specifinį neuronų potipį.
„Ląstelių tipo nustatymas yra sudėtingas, nes galite skirtingai sugrupuoti ląsteles, priklausomai nuo to, kokį metodą naudojate’„Dvi ląstelės gali turėti šiek tiek skirtingus genų ekspresijos modelius, bet atlikti panašią funkciją, arba dvi ląstelės su panašia genų ekspresija gali būti toliau atskirtos, atsižvelgiant į jų anatomiją, ryšį ar fiziologiją. Jei atsižvelgsite tik į vieną iš šių funkcijų, galite per daug arba per mažai padalinti grupes. START padeda mums suprasti, koks skirstymo į kategorijas gali būti reikšmingiausias grandinės funkcijai, ir tai informuos, į kurias ląsteles reikia nukreipti naudojant naujus gydymo būdus.
Norėdami sukurti START, Callaway laboratorija sukūrė būdą, kaip sujungti vienos ląstelės RNR sekos nustatymą su kitu anksčiau sukurtu metodu: monosinapsiniu pasiutligės viruso sekimu. Šis metodas leidžia modifikuotam virusui pereiti nuo vieno dominančio tipo ląstelės į tik tiesiogiai su juo susijusias ląsteles. Nustatydami, kur virusas patenka, mokslininkai gali nustatyti, kurios ląstelės yra prijungtos prie kurių.
Tyrėjai pirmą kartą panaudojo savo naują įrankį, norėdami ištirti ryšio modelius pelės regos žievėje. START sugebėjo išspręsti apie 50 skirtingų slopinančių neuronų potipių šiame regione ir susieti jų ryšius su sužadinimo neuronais kiekviename žievės sluoksnyje. Tyrėjai’ išvadose buvo nustatyti skirtingi įvairių slopinančių neuronų transkriptominių potipių ryšio modeliai, kurių nebuvo galima atskirti naudojant ankstesnius metodus.
„Žmonės dažnai traktuoja visus slopinančius neuronus kaip vieną vienodą grupę, tačiau jie’iš tikrųjų labai įvairūs, ir bandymas juos tirti arba kliniškai nukreipti kaip vieną grupę gali užgožti svarbius skirtumus, kurie yra labai svarbūs smegenų funkcijai ir ligoms“, – sako pirmoji autorė Maribel Patiño, buvusi Callaway magistrantė.’s laboratorija ir dabartinė psichiatrijos rezidentė UC San Diego medicinos mokykloje.
START atskleidė, kad kiekvienas žievės sužadinamųjų neuronų sluoksnis gavo selektyvią įvestį iš specifinių Sst, Pvalb, Vip ir Lamp5 slopinančių ląstelių transkriptominių potipių. Kiekvienas potipis’Unikalus ryšys padeda sukurti sudėtingas mikroschemas, kurios gali prisidėti prie specializuotų smegenų funkcijų.
Pavyzdžiui, mokslininkai sugebėjo išspręsti slopinamąjį potipį, vadinamą Sst Chodl ląstelėmis, kurios, kaip manoma, yra susijusios su miego reguliavimu. Naudodami START, jie nustatė, kad Chodl ląstelės buvo tankiausiai sujungtos su 6 sluoksnio sužadinimo neuronais, kurie, kaip žinoma, projektuojasi į talamą, kad koordinuotų miego ritmus.
Ši precedento neturinti rezoliucija leis neurologams ir toliau atskleisti, kaip specifiniai neuronų potipiai formuoja smegenis’s grandyną, skirtą sukurti mūsų mintis, suvokimą, emocijas ir elgesį.
Tyrėjai’ Kiti žingsniai yra sukurti virusinius vektorius ir genų redagavimo technologijas, kurios būtų taikomos kiekvienam atskiram ląstelių potipiui. Ateityje šios priemonės galėtų būti pritaikytos naujoms terapijoms, kurios selektyviai modifikuoja specifines neuronų populiacijas, prisidedančias prie tokių ligų kaip autizmas, Retto sindromas ir šizofrenija.
„Mes ne’tiksliai nežinome, kaip ši informacija bus naudojama po 10 ar 20 metų, bet mes žinome, kad technologijos sparčiai keičiasi, o tai, kaip smegenys šiandien gydomos vaistais, nėra taip, kaip smegenys bus gydomos. Ateityje“, – sako Callaway. „START gali padėti paskatinti šią naujovę, todėl visi virusai ir ištekliai yra laisvai prieinami visai neurologijos bendruomenei.
Kiti autoriai yra Marley A. Rossa, Willian Nuñez Lagos ir Neelakshi S. Patne iš Salko instituto.