Opracowanie Atlas komórkowy rdzenia kręgowego odcinka lędźwiowego o wysokiej rozdzielczości Stało się to jednym z najbardziej uderzających osiągnięć ostatnich lat w dziedzinie neuronauki w Hiszpanii. Zespół z Narodowy Szpital dla Paraplegików w ToledoCentrum, które jest zależne od Służby Zdrowia Castilla-La Mancha (SESCAM), udało się stworzyć niezwykle szczegółową mapę molekularną tego kluczowego regionu dla kontrola ruchu i wrażliwość.
Ta praca polega na posiadaniu pewnego rodzaju „Mapa genetyczna typu Google Maps” rdzenia kręgowego odcinka lędźwiowego u dorosłych myszy, pokazujący, które geny są aktywowane w każdej komórce i jak tkanka jest zorganizowana w normalnych warunkach. Atlas, który zajmuje ważne miejsce w okładka czasopisma naukowego BioTechJest to narzędzie odniesienia pozwalające porównać stan zdrowej tkanki ze stanem rdzenia kręgowego uszkodzonego lub dotkniętego choroba neurodegeneracyjna.
Wiodący projekt Narodowego Szpitala Paraplegików
Praca została opracowana przez Grupa Molekularnej Neuroprotekcji Narodowego Szpitala Paraplegików, który z kolei jest zintegrowany z Instytut Badań nad Zdrowiem Kastylii-La Manchy (IDISCAM)Pod kierunkiem Pablo Ruiz-AmezcuaZespół przeprowadził obszerną analizę ekspresji genów na poziomie pojedynczych komórek w odcinku lędźwiowym rdzenia kręgowego dorosłych myszy.
Aby stworzyć ten atlas, zbadano następujące zagadnienia: ponad 86 000 jąder komórkowych, wyekstrahowany z 16 próbek z pięciu poprzednich badańDzięki zastosowaniu zaawansowanych technik sekwencjonowania RNA i narzędzi bioinformatycznych udało się zebrać, przetworzyć i uporządkować ilość informacji, która do tej pory była niemożliwa do opanowania w tym obszarze ośrodkowego układu nerwowego.
Atlas transkryptomowy pełni funkcję przewodnik molekularny o wysokiej rozdzielczościUmożliwia wizualizację tego, które geny są aktywowane w poszczególnych typach komórek i jak ta aktywacja zmienia się w zależności od kontekstu biologicznego lub stanu tkanki. Jak mówi główny badacz, jest to… Szczegółowy przewodnik po porównaniu zdrowej tkanki i tkanki uszkodzonejOtwiera to drogę do znacznie bardziej szczegółowych badań nad plastycznością, urazami i regeneracją.
Wpływ projektu wykracza poza obszar lokalny. Pojawiając się w Okładka BioTechPraca ta pozycjonuje się jako punkt odniesienia dla międzynarodowa społeczność neurobiologicznazwłaszcza w grupach zajmujących się urazami rdzenia kręgowego, stymulacją zewnątrzoponową lub patologiami neurodegeneracyjnymi.
Co ujawnia atlas komórek rdzenia kręgowego odcinka lędźwiowego
Jednym z technicznych osiągnięć badania jest identyfikacja wszystkie główne rodziny komórek obecne w rdzeniu kręgowym w odcinku lędźwiowym. Na podstawie danych sekwencjonowania RNA zespół był w stanie dokładnie sklasyfikować komórki jako neurony, astrocyty, oligodendrocyty i mikroglej, wśród innych typów komórek glejowych i podporowych.
Co więcej, analiza nie zatrzymała się na tej ogólnej klasyfikacji: badacze opisali 17 różnych podtypów neuronalnychpoziom szczegółowości, którego do tej pory nie osiągnięto w tym regionie. Ta wysoka rozdzielczość komórkowa jest kluczowa dla zrozumienia, jak działają obwody sterujące zarówno funkcja motoryczna jak wrażliwość w ciele.
Atlas nie tylko pokazuje, kto tam jest, ale także, co każdy typ komórek robi z punktu widzenia molekularnego, co może pomóc w projektowaniu strategii złagodzić ból kulszowy i inne dolegliwości związane z rdzeniem kręgowym.
Posiadanie tak precyzyjnego zdjęcia zdrowej tkanki jest niezbędne do wykrycia odchyleń, gdy uraz rdzenia kręgowego, jako a uraz kręgosłupa szyjnegolub kiedy się rozwiną zaburzenia neurodegeneracyjneOd teraz wiele hipotez dotyczących zmian zachodzących w rdzeniu kręgowym po urazie będzie można przetestować, posługując się solidną bazą danych w celu ich porównania.
Kluczowa rola „cichych genów”
Jednym z najbardziej innowacyjnych aspektów atlasu komórek o wysokiej rozdzielczości jest uwaga poświęcona tzw. „ciche geny”, to jest niekodujące RNA (ncRNA)Tradycyjnie skupiano się niemal wyłącznie na genach kodujących białka, jednak niniejsza praca wykazała, że kluczowe informacje zawiera niekodująca część transkryptomu.
Chociaż ncRNA stanowią około 10% informacji rejestrowanych na komórkę, jego wzór ekspresji okazał się być wysoce specyficzny dla niektórych typów komórekDzięki temu są one bardzo dobrymi markerami, pozwalającymi na rozróżnianie populacji komórek, które na pierwszy rzut oka lub nawet po przeanalizowaniu wyłącznie genów kodujących mogą wydawać się podobne.
Poprzez systematyczne włączanie tych niekodujących RNA — w tym lncRNA i pseudogeny—, zespół w Narodowym Szpitalu Paraplegików był w stanie wykryć sygnały tożsamości komórki Pozostałoby to niezauważone, gdyby zignorować tę część transkryptomu. Jak mówi Ruiz-Amezcua, integracja frakcji niekodującej pozwoliła nam dostrzec niuanse, które w przeciwnym razie zostałyby utracone.
Podejście to wzmacnia tezę, że tzw. „ciche geny” mają znacznie większy wpływ, niż wcześniej sądzono. definicja tożsamości i funkcji komórkiW praktyce oznacza to posiadanie nowych markerów umożliwiających dokładne monitorowanie ewolucji niektórych komórek w modelach uraz rdzenia kręgowego lub neurodegeneracja.
Otwarte źródło dla społeczności naukowej
Atlas komórkowy rdzenia kręgowego odcinka lędźwiowego, poza swoją wartością jako postęp koncepcyjny, został pomyślany jako otwarty zasóbGrupa Molecular Neuroprotection podjęła decyzję o udostępnieniu go społeczności międzynarodowej. wszystkie wygenerowane dane i użyty kod komputerowy w analizie uzupełniającej materiał praktyczny, taki jak ćwiczenia na piąty kręg lędźwiowy.
To otwarcie umożliwi laboratoriom w Hiszpanii, Europie i reszcie świata ponowne wykorzystanie danych dla różnorodnych projektów: od badania plastyczność po urazie rdzenia kręgowego aż do optymalizacji strategie stymulacji zewnątrzoponowej mające na celu przywrócenie funkcji motorycznych, w tym badania nad choroby neurodegeneracyjne które wpływają na rdzeń kręgowy i zastosowanie ćwiczenia pleców dla seniorów.
Posiadanie powtarzalnych skryptów i dobrze opisanej bazy danych ułatwia innym grupom zweryfikuj wyniki, przetestuj hipotezy lub zintegruj ten atlas z innymi mapami molekularnymi mózgu i obwodowego układu nerwowego. W praktyce przyspiesza to tempo badań i ogranicza powielanie wysiłków.
Ruiz-Amezcua i jego zespół podkreślają, że ich intencją jest, aby atlas pełnił funkcję wspólny punkt wyjścia z którego można promować nowe kierunki badań. Dla wielu badaczy posiadanie tak szczegółowego odniesienia do zdrowej tkanki to przełom w projektowaniu. eksperymentalne modele regeneracji lub spróbować terapii łączonych.
Rozwój tego Atlas komórkowy rdzenia kręgowego odcinka lędźwiowego o wysokiej rozdzielczości To umacnia pozycję Narodowego Szpitala Paraplegików i IDISCAM jako liderów w badaniach translacyjnych w dziedzinie neuronauki w Hiszpanii. Dzięki tak szczegółowej mapie komórkowej i molekularnej społeczność naukowa dysponuje teraz solidnym narzędziem do lepszego zrozumienia organizacji tego kluczowego regionu, jego reakcji na urazy oraz tego, które szlaki można aktywować, aby przyspieszyć powrót do zdrowia, a także do ukierunkowania praktyk klinicznych, takich jak: chodzenie z przepukliną dyskukładąc podwaliny pod przyszłe postępy w leczeniu urazów rdzenia kręgowego i różnych patologii ośrodkowego układu nerwowego.
