的单细胞分析显示疾病如何影响大脑细胞类型和识别潜在的通道路径
经过几十年的基础科学和药物发现研究,阿尔茨海默病仍然难以理解和无法治愈的,最低限度的治疗进展。但是在一个新的评论文章自然神经科学,麻省理工学院的科学家写,采用“单细胞分析”的新的研究能力强的领域迅速取得了长期的见解可能解释阿尔茨海默氏症和做一些有意义的事情。通过分析这一新的证据,例如,作者表明,疾病的中断聚集在细胞功能的五个主要领域,或“通路”,在每个五个主要的大脑细胞类型。
单细胞分析技术生产的综合测量基因活动单个细胞,如从DNA, RNA的转录水平的细胞的功能和角色的生物学大脑和疾病的病理,可以评估。单细胞分析技术超越基因组测序,目录的DNA存在于大多数的每一个细胞都一个人,通过揭示每个细胞如何利用独特的共同的指令集。
在阿尔茨海默氏症的研究中,科学家们一直在使用单细胞分析,看看不同的大脑细胞,如不同类型的神经元和小胶质细胞和星形胶质细胞的操作方式在疾病相比,他们在一个健康的大脑是如何表现的。
在文章中,麻省理工学院大脑与认知科学系博士生米奇·默多克,Picower Li-Huei蔡教授,麻省理工学院的主任Picower大脑学习和记忆和衰老研究所计划,写,虽然单细胞分析的结果研究证实,这种疾病的可怕的影响是复杂的和深远的,似乎也有五个途径成为摄动的五个主要的细胞类型。调查这些途径,他们写道,能产生有价值的生物标志物的疾病和生成有意义的治疗干预的目标。路径是:
- 炎症和免疫反应
- 脂质分子(脂肪)信号和新陈代谢
- 代谢压力和蛋白质折叠
- DNA损伤和细胞衰老(老化)
- 与大脑血管(血管)
对于每个神经元的这些途径,小胶质细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞和少突细胞前体细胞,蔡和默多克识别具体的差异基因调控单细胞研究发现,明显发生在老年痴呆症患者的大脑或鼠标模型相比,健康控制样本。
例如,蔡和默多克突出十多个基因所有密切参与脂质处理的表达在不同细胞中以不同的方式改变大脑的前额叶皮层。另一个例子都表明,5细胞类型显示在DNA修复缺陷,尽管通过改变不同的基因的表达。
“通过识别脆弱的细胞和分子程序产生,治疗干预措施可能反向轨迹异常细胞,”默多克和蔡中写道自然神经科学。“虽然许多转录特异性改变,这些改变最终可能会聚集在共享信号通路在细胞类型,可能代表目标新的治疗策略。”
可以肯定的是,作者指出,仍有大量的工作要做,在精炼和改进单细胞技术以及利用新机会有关。本文指出一些问题,必须仔细考虑生产有效的单细胞分析结果,包括大脑的细胞样本的测序,谁,在什么条件下。此外,它并不总是直截了当的说明基因表达的变化必然影响生物学和甚至更难知道任何特定的干预,例如目标改变炎症通路,将被证明是安全有效的治疗。
未来的发展方向,与此同时更可能包括使用“空间转录组,”措施的基因转录细胞坐落在大脑,而不是把他们进行分析。应扩大研究将更多的人类样本,这样可以完全不同的疾病和人口统计学差异。应该共享和集成数据集,作者写道,和更好的比较是人类和小鼠的样品需要更好地理解如何,,他们重叠。
“单细胞分析促进多种细胞过程的微妙的肖像摄动的广告的大脑,”蔡和默多克的结论。“这些不同的分子程序有助于解释衰老和健康之间的分歧认知能力下降细胞类型特异的分子,并强调项目参与广告。跨多个核心模块信号中断细胞类型,和操纵破坏细胞状态将为新的治疗机会铺平道路。”
