Vai mēs varam identificēt jebkura veida ķermeņa šūnas?

Cik šūnu veidu ir cilvēka ķermenī? Mācību grāmatās teikts, ka pāris simti. Bet patiesais skaitlis neapšaubāmi ir daudz lielāks.

Mikrofluidiskā ierīce (centrā) var veikt eksperimentus ar atsevišķām šūnām.

Pa gabalam jauns, detalizētāks šūnu tipu katalogs parādās no tādām laboratorijām kā Aviv Regev Plašajā institūtā Kembridžā, Masačūsetsā, kuras izmanto jaunākos sasniegumus vienšūnu genomikā, lai pētītu atsevišķas šūnas ar ātrumu un ātrumu. iepriekš neiedomājams mērogs.

Tehnoloģijā, kas tiek izmantota uzņēmumā Broad, tiek izmantotas šķidruma sistēmas, lai atdalītu šūnas uz mikroskopiskām konveijera lentēm, un pēc tam tās tiek pakļautas detalizētai ģenētiskai analīzei ar ātrumu tūkstošiem dienā. Zinātnieki sagaida, ka šādas tehnoloģijas tiks izmantotas medicīniskos lietojumos, kur nelielām atšķirībām starp šūnām ir lielas sekas, tostarp uz šūnām balstītu zāļu skrīningu, cilmes šūnu izpēti, vēža ārstēšanu un audu attīstības pamatpētījumus.

Regev saka, ka viņa ir strādājusi ar jaunajām metodēm, lai klasificētu šūnas peles tīklenē un cilvēka smadzeņu audzējos, un viņa atklāj šūnu tipus, kas nekad nav bijuši. Mēs īsti nezinām, no kā esam izgatavoti, viņa saka.

Citas laboratorijas sacenšas, lai izveidotu savus apsekojumus un uzlabotu pamatā esošo tehnoloģiju. Šodien Stenfordas universitātes Stīvena Kveika vadītā komanda publicēja savu aptauju par 466 atsevišķām smadzeņu šūnām, nosaucot to par pirmo soli ceļā uz visaptverošu cilvēka smadzeņu šūnu atlantu.

Šādas aptaujas ir kļuvušas iespējamas tikai nesen, norāda zinātnieki. Pirms pāris gadiem izaicinājums bija iegūt jebkādus noderīgus datus no atsevišķām šūnām, saka Stens Linnarsons, vienšūnas biologs no Karolinskas institūta Stokholmā, Zviedrijā. Martā Linnarsona grupa izmantoja jaunās metodes, lai kartētu vairākus tūkstošus peles smadzeņu šūnu, identificējot 47 veidus, tostarp dažus iepriekš neredzētus apakštipus.

Vēsturiski labākais veids, kā izpētīt vienu šūnu, bija aplūkot to caur mikroskopu. Vēža slimnīcās patologi izlemj, vai šūnas ir vēzis vai nē: viņi iekrāso tās ar krāsvielām, dažas pirmo reizi tika ieviestas 1900. gadu sākumā, un ņem vērā to atrašanās vietu un izskatu. Pašreizējās metodes izšķir aptuveni 300 dažādu veidu, saka Ričards Konrojs, Nacionālo veselības institūtu pētniecības darbinieks.

Atsevišķas šūnas tiek uztvertas un atdalītas šķidruma burbuļos, sagatavojot tās analīzei.

Tā vietā jaunā tehnoloģija darbojas, kataloģizējot kurjeru RNS molekulas šūnā. Šie ziņojumi ir ģenētiskais materiāls, ko kodols izsūta proteīnu ražošanai. Linnarsona metode katrai RNS molekulai katrā šūnā pievieno unikālu molekulāro svītrkodu. Rezultāts ir gēnu ekspresijas profils, kas ir šūnas pirkstu nospiedums, kas atspoguļo tās molekulāro aktivitāti, nevis to, kā tā izskatās.

Iepriekš šūnas tika definētas ar vienu vai diviem marķieriem, saka Linnarsons. Tagad mēs varam pateikt, kāds ir pilns gēnu komplekts, kas izteikts šajās šūnās.

Lai gan pētnieki pirms dažiem gadiem noteica, kā precīzi secēt RNS no vienas šūnas, tikai nesen gudri jauninājumi ķīmijā un mikrofluidikā ir izraisījuši datu eksploziju. Kalifornijas uzņēmums Cellular Research šogad parādīja, ka tas var sakārtot šūnas mikroiedobēs un pēc tam izmērīt RNS no 3000 atsevišķām šūnām, maksājot dažus santīmus šūnā.

Zinātnieki domā, ka jaunās vienšūnu metodes varētu apgāzt iepriekšējos pētījumu rezultātus. Tas ir tāpēc, ka iepriekšējie gēnu ekspresijas pētījumi tika balstīti uz audu paraugiem vai asins paraugiem, kas satur tūkstošiem, pat miljoniem šūnu. Šādu jauktu maisījumu izpēte nozīmēja, ka pētnieki redz vidējos rādītājus, saka Ēriks Landers, Broad Institute vadītājs.

Vienšūnu genomika neticamā veidā ir sasniegusi vecumu tikai pēdējo 18 mēnešu laikā, šogad Nacionālo veselības institūtu auditorijai sacīja Lenders. Un, tiklīdz jūs saprotat, ka esam nonākuši pie atsevišķu šūnu veidošanas, kā jūs varētu samierināties ar augļu smūtiju? Ir vienkārši smūtiju veikt genomiku.

Landers, viens no Cilvēka genoma projekta vadītājiem, saka, ka varētu būt laiks pārvērst tādus izmēģinājuma projektus kā tie, kurus Regev virza uz plašākiem centieniem izveidot galīgu atlantu — tādu, kas kataloģizē visus cilvēka šūnu tipus pēc gēnu aktivitātes un izseko tos no embrijs līdz pat pilngadībai.

Ir nedaudz pāragri deklarēt nacionālu vai starptautisku projektu, kamēr nav veikti vairāk izmēģinājumu, taču es domāju, ka tā ir ideja, kas ir ļoti aktuāla, Lenders sacīja telefona intervijā. Es domāju, ka [pēc diviem gadiem] mēs nonāksim situācijā, kad būtu traki, ja mums nebūtu šīs informācijas. Ja mums būtu šūnu periodiskā tabula, mēs varētu izdomāt, tā sakot, jebkura konkrētā parauga atomu sastāvu.

Gēnu profilus galu galā var apvienot ar citiem centieniem pētīt atsevišķas šūnas. Pols Alens, Microsoft līdzdibinātājs, pagājušā gada decembrī paziņoja, ka tērēs 100 miljonus ASV dolāru, lai izveidotu jaunu zinātnisko institūtu Alena Šūnu zinātnes institūtu. Tā pētīs cilmes šūnas un video to uzvedību mikroskopos, kad tās attīstās par dažādu veidu šūnām, ar mērķi izveidot masīvu animētu modeli. Riks Horvics, kurš vada šos centienus, saka, ka tas kalpos kā sava veida Google Earth šūnas dzīves cikla izpētei.

Stenfordas universitātes imunologs Garijs Nolans saka, ka visu šo datu apkopošanas iespējamā atdeve nebūs tikai šūnu tipu katalogs, bet arī dziļāka izpratne par to, kā šūnas darbojas kopā. Viņš saka, ka vienas šūnas pieeja ir ceļa stacija, kas ir jāsaprot, lai izprastu lielāku sistēmu. Pēc 50 gadiem mēs, iespējams, dinamiski izmērīsim katru šūnas molekulu.

paslēpties