Għar-riċerkaturi li jistudjaw in-newrodeġenerazzjoni, dan in-nuqqas ta’ dikjarazzjoni preċiża ta’ “ħin tal-mewt” għan-newroni jagħmilha diffiċli biex jiġu identifikati liema fatturi jwasslu għall-mewt taċ-ċelluli u biex jiġu skrinjati mediċini li jistgħu jsalvaw liċ-ċelloli li qed jixjieħu milli jmutu.
Issa, riċerkaturi fl-Istituti Gladstone żviluppaw teknoloġija ġdida li tħallihom isegwu eluf ta 'ċelluli kull darba u jiddeterminaw il-mument preċiż tal-mewt għal kwalunkwe ċellula fil-grupp. It-tim wera, f'dokument ippubblikat fil-ġurnal Nature Communications, li l-approċċ jaħdem fiċ-ċelloli tal-annimali gerriema u tal-bniedem kif ukoll fi ħdan il-ħut zebra ħaj, u jista 'jintuża biex isegwi ċ-ċelloli fuq perjodu ta' ġimgħat sa xhur.
"Il-ksib ta 'ħin preċiż tal-mewt huwa importanti ħafna biex jinqata' l-kawża u l-effett f'mard newrodeġenerattiv," jgħid Steve Finkbeiner, MD, PhD, direttur taċ-Ċentru għas-Sistemi u Terapewtika fi Gladstone u awtur anzjan taż-żewġ studji ġodda. "Tħallilna nagħrfu liema fatturi qed jikkawżaw direttament il-mewt taċ-ċelluli, liema huma inċidentali, u liema jistgħu jkunu mekkaniżmi li jlaħħqu li jdewmu l-mewt."
F'dokument ieħor ippubblikat fil-ġurnal Science Advances, ir-riċerkaturi għaqqdu t-teknoloġija tas-sensorju taċ-ċelluli ma 'approċċ ta' tagħlim bil-magni, u jgħallmu kompjuter kif jiddistingwi ċelluli ħajjin u mejta 100 darba aktar malajr u b'mod aktar preċiż minn bniedem.
"Huma ħadet xhur mill-istudenti tal-kulleġġ biex janalizzaw din it-tip ta' data bl-idejn, u s-sistema l-ġdida tagħna hija kważi istantanja—fil-fatt taħdem aktar malajr milli nistgħu nakkwistaw immaġini ġodda fuq il-mikroskopju," jgħid Jeremy Linsley, PhD, mexxej tal-programm xjentifiku fil-Finkbeiner's. lab u l-ewwel awtur taż-żewġ karti ġodda.
Tagħlim Sensor Qadim Tricks Ġodda
Meta ċ-ċelloli jmutu—kun xi tkun il-kawża jew il-mekkaniżmu—eventwalment isiru frammentati u l-membrani tagħhom jiddeġeneraw. Iżda dan il-proċess ta 'degradazzjoni jieħu ż-żmien, u jagħmilha diffiċli għax-xjenzati biex jiddistingwu bejn ċelluli li ilhom li waqfu jiffunzjonaw, dawk li huma morda u qed imutu, u dawk li huma b'saħħithom.
Ir-riċerkaturi tipikament jużaw tikketti jew żebgħa fluworexxenti biex isegwu ċelluli morda b'mikroskopju maż-żmien u jippruvaw jiddijanjostikaw fejn qegħdin f'dan il-proċess ta 'degradazzjoni. Ġew żviluppati ħafna żebgħa indikaturi, tbajja ', u tikketti biex jiddistingwu ċ-ċelloli diġà mejta minn dawk li għadhom ħajjin, iżda ħafna drabi jaħdmu biss fuq perjodi qosra ta' żmien qabel ma jisparixxu u jistgħu wkoll ikunu tossiċi għaċ-ċelloli meta jiġu applikati.
"Aħna ridna ħafna indikatur li jdum għal ħajtu kollha—mhux biss ftit sigħat—u mbagħad jagħti sinjal ċar biss wara l-mument speċifiku li ċ-ċellula tmut," tgħid Linsley.
Linsley, Finkbeiner, u l-kollegi tagħhom għażlu sensuri tal-kalċju, oriġinarjament iddisinjati biex isegwu l-livelli tal-kalċju ġewwa ċellola. Hekk kif ċellula tmut u l-membrani tagħha jsiru leaky, effett sekondarju wieħed huwa li l-kalċju jgħaġġel fiċ-ċitosol idemmi taċ-ċellula, li normalment ikollu livelli relattivament baxxi ta 'kalċju.
Għalhekk, Linsley fassal is-sensuri tal-kalċju biex jirrisjedu fiċ-ċitosol, fejn jiffluworexxew biss meta l-livelli tal-kalċju jiżdiedu għal livell li jindika mewt taċ-ċelluli. Is-sensuri l-ġodda, magħrufa bħala indikatur tal-mewt ikkodifikat ġenetikament (GEDI, ippronunzjat bħal Jedi fi Star Wars), jistgħu jiddaħħlu fi kwalunkwe tip ta 'ċellula u jindikaw li ċ-ċellula hija ħajja jew mejta matul il-ħajja kollha taċ-ċellula.
Biex tittestja l-utilità tas-sensuri ddisinjati mill-ġdid, il-grupp poġġa gruppi kbar ta 'newroni—kull wieħed fih GEDI—taħt il-mikroskopju. Wara li viżwalizzaw aktar minn miljun ċellula, f'xi każijiet suxxettibbli għal newrodeġenerazzjoni u f'oħrajn esposti għal komposti tossiċi, ir-riċerkaturi sabu li s-sensor GEDI kien ferm aktar preċiż minn indikaturi oħra tal-mewt taċ-ċelluli: ma kienx hemm każ wieħed fejn is-senser kien attivat u ċellula baqgħet ħajja. Barra minn hekk, minbarra dik l-eżattezza, GEDI deher ukoll li jiskopri l-mewt taċ-ċelluli fi stadju aktar bikri minn metodi preċedenti—qrib il-"punt ta 'ebda ritorn" għall-mewt taċ-ċelluli.
“Dan jippermettilek tissepara ċ-ċelloli ħajjin u mejta b’mod li qatt ma kien possibbli qabel,” tgħid Linsley.
Sejbien ta' Mewt Sovruman
Linsley semma GEDI lil ħuh—Drew Linsley, PhD, assistent professur fl-Università Brown li jispeċjalizza fl-applikazzjoni ta 'intelliġenza artifiċjali għal data bijoloġika fuq skala kbira. Ħu ssuġġerixxa li r-riċerkaturi jużaw is-sensor, flimkien ma 'approċċ ta' tagħlim bil-magni, biex jgħallmu sistema tal-kompjuter biex tirrikonoxxi ċelloli tal-moħħ ħajjin u mejta bbażati biss fuq il-forma taċ-ċellula.
It-tim għaqqad ir-riżultati mis-senser il-ġdid ma 'dejta standard ta' fluworexxenza fuq l-istess newroni, u għallmu mudell tal-kompjuter, imsejjaħ BO-CNN, biex jagħraf ix-xejriet tipiċi ta 'fluworexxenza assoċjati ma' kif jidhru ċ-ċelloli li qed imutu. Il-mudell, urew l-aħwa Linsley, kien 96 fil-mija preċiż u aħjar minn dak li jistgħu jagħmlu l-osservaturi umani, u kien aktar minn 100 darba aktar mgħaġġel minn metodi preċedenti ta 'differenzjazzjoni taċ-ċelloli ħajjin u mejta.
“Għal xi tipi ta’ ċelluli, huwa estremament diffiċli għal persuna li taqbad jekk ċellula hijiex ħajja jew mejta—iżda l-mudell tal-kompjuter tagħna, billi tgħallem minn GEDI, kien kapaċi jiddifferenzjahom abbażi ta’ partijiet mill-immaġini li ma konnax konna nafu qabel kienu taʼ għajnuna biex jiddistingwu ċelluli ħajjin u mejta,” jgħid Jeremy Linsley.
Kemm il-GEDI kif ukoll il-BO-CNN issa se jippermettu lir-riċerkaturi jwettqu studji ġodda u b'rendiment għoli biex jiskopru meta u fejn imutu ċ-ċelloli tal-moħħ—endpoint importanti ħafna għal xi wħud mill-aktar mardiet importanti. Jistgħu wkoll jeżaminaw il-mediċini għall-kapaċità tagħhom li jdewmu jew jevitaw il-mewt taċ-ċelluli f'mard newrodeġenerattiv. Jew, fil-każ tal-kanċer, jistgħu jfittxu mediċini li jħaffu l-mewt taċ-ċelluli morda.
"Dawn it-teknoloġiji jbiddlu l-logħob fil-kapaċità tagħna li nifhmu fejn, meta, u għaliex il-mewt isseħħ fiċ-ċelloli," jgħid Finkbeiner. “Għall-ewwel darba, nistgħu verament nisfruttaw il-veloċità u l-iskala pprovduti mill-avvanzi fil-mikroskopija assistita bir-robot biex niskopru b’mod aktar preċiż il-mewt taċ-ċelluli, u nagħmlu dan sew qabel il-mument tal-mewt. Nittamaw li dan jista’ jwassal għal terapewtiċi aktar speċifiċi għal ħafna mard newrodeġenerattiv li s’issa ma kienx jitfejjaq.”
X'GĦANDEK NEĦĦED MINN DAN L-ARTIKOLU:
- The team showed, in a paper published in the journal Nature Communications, that the approach works in rodent and human cells as well as within live zebrafish, and can be used to follow the cells over a period of weeks to months.
- F'dokument ieħor ippubblikat fil-ġurnal Science Advances, ir-riċerkaturi għaqqdu t-teknoloġija tas-sensorju taċ-ċelluli ma 'approċċ ta' tagħlim bil-magni, u jgħallmu kompjuter kif jiddistingwi ċelluli ħajjin u mejta 100 darba aktar malajr u b'mod aktar preċiż minn bniedem.
- Now, researchers at Gladstone Institutes have developed a new technology that lets them track thousands of cells at a time and determine the precise moment of death for any cell in the group.