Nowy atlas komórek daje nadzieję na leczenie zaburzeń widzenia związanych ze starzeniem się

streszczenie: Naukowcy stworzyli przełomowy „atlas komórkowy” ludzkiego oka, który może zrewolucjonizować leczenie chorób oślepiających, takich jak jaskra i zwyrodnienie plamki żółtej. Atlas identyfikuje około 160 unikalnych typów komórek w różnych strukturach oka i identyfikuje geny wyrażane przez każdy typ komórek.

Badanie toruje drogę wysoce ukierunkowanym terapiom genowym, pokazując dokładnie, gdzie aktywowane są geny związane z chorobą. Oprócz zastosowań klinicznych atlas zapewnia ewolucyjny wgląd w złożoność ludzkiego wzroku.

Kluczowe fakty:

1. Zespół kierowany przez neurobiologa Joshuę Sanesa skatalogował prawie 160 typów komórek ludzkiego oka, od siatkówki po nerw wzrokowy.
2. Korzystając z sekwencjonowania RNA pojedynczych komórek, atlas odwzorowuje ekspresję ponad 180 genów związanych z jaskrą, główną przyczyną ślepoty na świecie.
3. Badania obejmowały analizę 151 000 pojedynczych komórek i mogły pomóc w leczeniu ślepoty i zrozumieniu ewolucji wzroku.

źródło: Harvardzie

Jaskra i zwyrodnienie plamki żółtej są przyczyną ślepoty milionów ludzi każdego roku. Setki genów powiązano ze zwiększoną podatnością na choroby i często stanowią one punkt wyjścia dla terapii zapobiegających ślepocie lub ją odwracających. Jednak nie zawsze jest jasne, gdzie, kiedy i dlaczego te geny ulegają ekspresji w układzie wzrokowym.

W kulminacji ponad dziesięcioletnich badań naukowcy z Harvardu przeprowadzili szczegółową analizę, która nie tylko wyznacza drogę do lepszych i bardziej ukierunkowanych terapii genowych na ślepotę, ale także inspiruje do nowego uznania dla ogromnej złożoności ludzkiego wzroku.

Zespół kierowany przez neurobiologa Joshuę Sanesa stworzył pełny katalog prawie 160 typów komórek występujących we wszystkich strukturach ludzkiego oka, a także spis genów wyrażanych przez każdy typ komórek.

W czasopiśmie szczegółowo opisują swoje odkrycia, które nazwali Atlasem Ludzkich Komórek Oka Postępowanie Narodowej Akademii Nauk.

„Nasz atlas można wykorzystać do oceny typów komórek wykazujących ekspresję dowolnego genu związanego z chorobą, a tym samym zasugerowania sposobów opracowania skutecznych strategii leczenia” – powiedział Sanes.

Sanes, profesor biologii molekularnej i komórkowej oraz dyrektor-założyciel Centrum Nauk o Mózgu na Uniwersytecie Harvarda, od dawna interesuje się powstawaniem złożonych obwodów nerwowych w mózgu ssaków, zwłaszcza w siatkówce nerwowej, która wyściela tylną część oka. . Działa jako część aparatu i część procesora graficznego. Większość nieodwracalnej ślepoty wynika z choroby siatkówki.

Dodał, że siatkówka jest również stosunkowo łatwą do badania częścią mózgu, ponieważ znajduje się na zewnątrz czaszki, „co oznacza, że ​​można ją badać bez wiercenia jakichkolwiek dziur”.

Ponad 10 lat temu Sanes i współpracownicy zaczęli stosować sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek w celu identyfikacji genów ulegających jednoczesnej ekspresji w tysiącach komórek siatkówki.

Nowa wówczas technologia w połączeniu z coraz potężniejszą bioinformatyką umożliwiła im katalogowanie neuronalnych komórek siatkówki za pomocą transkryptów RNA, czyli unikalnych fragmentów informacji, które stają się czytelne podczas transkrypcji DNA na RNA w każdej komórce.

Zainteresowany patogenezą ślepoty Sanes zaczął wykorzystywać sekwencjonowanie RNA do analizy nie tylko komórek siatkówki, ale całego ludzkiego oka, w tym otaczających go struktur, takich jak rogówka, tęczówka i nerw wzrokowy. Wiele z tych struktur ma związek z utratą wzroku.

Na potrzeby nowego badania zespół przeanalizował 151 000 pojedynczych komórek, w tym nerw wzrokowy, głowę nerwu wzrokowego, twardówkę i nabłonek barwnikowy siatkówki.

W sumie udało im się zidentyfikować prawie 160 typów komórek. Niektóre są specyficzne dla struktur, takich jak soczewka lub siatkówka, podczas gdy inne są wspólne dla wielu struktur. Ich analiza tworzy plan określający, w jakich typach komórek dochodzi do ekspresji genów i, co ważniejsze, gdzie dochodzi do ekspresji genów.

Jako dowód wykorzystali swój atlas do mapowania ekspresji ponad 180 genów powiązanych z jaskrą, główną przyczyną ślepoty na świecie. Jaskra wpływa nie tylko na siatkówkę, ale także na tkanki oka z przodu i z tyłu oka.

Naukowcy odkryli, że geny związane z jaskrą ulegają ekspresji w wielu typach komórek, w tym w siatkówce, siatkówce beleczkowej i głowie nerwu wzrokowego, a także w niektórych miejscach, których się nie spodziewali, takich jak nabłonek barwnikowy siatkówki.

Mapowanie ekspresji genów w ludzkim oku może przynieść korzyści w leczeniu ślepoty, dostarczając jednocześnie wskazówek na temat ewolucji ludzkiego wzroku. W tym celu laboratorium Sanesa wykorzystało również indywidualne sekwencjonowanie RNA do stworzenia atlasów neuronów naczelnych, gryzoni, ryb, ptaków i innych gatunków zwierząt.

Porównując typy komórek wspólnych dla różnych gatunków, badacze mogą wyciągnąć wnioski na temat preferencyjnego działania ewolucji, tworząc różne konstrukcje siatkówek.

Wiadomości z badań z zakresu genetyki i neuronauki wzrokowej

autor: Anna J. Manninga
źródło: Harvardzie
Komunikacja: Anna J. Manninga – Harvard
zdjęcie: Zdjęcie przypisane Neuroscience News

Oryginalne wyszukiwanie: Zamknięty dostęp.
„Analiza transkryptomiczna tylnego odcinka oka stanowi uzupełnienie atlasu komórek ludzkiego okaAutor: Abudhar Monarveshani i in. Banany

podsumowanie

Analiza transkryptomiczna tylnego odcinka oka stanowi uzupełnienie atlasu komórek ludzkiego oka

Chociaż układ wzrokowy rozciąga się przez mózg, większość utraty wzroku wynika z wad oka. Jego centralnym elementem jest siatkówka nerwowa, która odbiera światło, przetwarza sygnały wzrokowe i przekazuje je do reszty mózgu za pośrednictwem nerwu wzrokowego (ON). Siatkówkę otacza wiele innych struktur, które tradycyjnie dzieli się na część przednią i tylną.

W tym przypadku wykorzystaliśmy wysokoprzepustowe sekwencjonowanie jednordzeniowego RNA (snRNA-seq) do sklasyfikowania i scharakteryzowania komórek w sześciu pozasiatkówkowych elementach tylnego odcinka: ON, głowa nerwu wzrokowego (ONH), twardówka obwodowa, twardówka okołobrodawkowa (PPS) i naczyniówka. nabłonek barwnikowy siatkówki (RPE). Wady każdej z tych tkanek są związane z chorobami oślepiającymi, na przykład jaskrą (ONH i PPS), zapaleniem nerwu wzrokowego (ON), barwnikowym zapaleniem siatkówki (RPE) i zwyrodnieniem plamki związanym z wiekiem (RPE i naczyniówką).

Z około 151 000 pojedynczych jąder zidentyfikowaliśmy 37 stosunkowo różnych typów komórek, w tym wiele typów komórek gwiaździstych, oligodendrocytów, fibroblastów i komórek śródbłonka naczyń.

Nasze analizy ujawniły zróżnicowane rozmieszczenie wielu typów komórek w różnych strukturach.

Wraz z naszymi wcześniejszymi analizami odcinka przedniego i siatkówki, przedstawione tutaj dane uzupełniają atlas komórek ludzkiego oka „Wersja 1”.

Wykorzystaliśmy ten atlas do mapowania ekspresji ponad 180 genów związanych z ryzykiem rozwoju jaskry, o której wiadomo, że wpływa na tkankę oka zarówno w przednim, jak i tylnym odcinku, a także siatkówkę neuronalną.

Podobne metody można zastosować do badania wielu dodatkowych chorób oczu, z których wiele jest obecnie nieuleczalnych.