Yenilikler

Tabulae Paralytica: Omurilik yaralanmasının biyolojisinin benzeri görülmemiş ayrıntılarla haritalanması

EPFL’deki bilim insanları, açık kaynak projeleri ‘Tabulae Paralytica’ ile felcin hücresel ve moleküler dinamiklerini benzeri görülmemiş ayrıntılarla haritalandırarak omurilik yaralanmaları alanında önemli bir araştırma kilometre taşı elde ettiler. Grégoire Courtine ve ekibi, omurilik yaralanmalarından (SCI) sonra her hücrede ortaya çıkan karmaşık moleküler süreçlerin haritasını çıkarmak için en son hücre ve moleküler haritalama teknolojilerini yapay zekayla entegre etti. Yayınlanan DoğaBu ufuk açıcı çalışma, yalnızca iyileşmede anahtar rol oynayan belirli bir dizi nöron ve genleri tanımlamakla kalmıyor, aynı zamanda keşiflerinden türetilen başarılı bir gen terapisi de öneriyor.

Omurilik yaralanmalarının iyileşmesinin neden neredeyse imkansız olduğunu anlamak, bu atılımın önemine ışık tutuyor. İnsan omuriliği, bilim tarafından bilinen en karmaşık biyolojik sistemlerden biridir; doğal, zarif bir nörolojik fonksiyon da dahil olmak üzere çok sayıda nörolojik fonksiyonu üretmek ve düzenlemek için uyum içinde çalışan farklı hücre türlerinin mekanik, kimyasal ve elektriksel bir düzenlemesidir. yürüyüş. Bu hücresel karmaşıklık, omurilik yaralanmasının neden olduğu felcin etkili bir şekilde tedavi edilmesindeki zorlukları artırmaktadır.

Şimdiye kadar geleneksel görüntüleme ve haritalama yöntemleri, SCI’nin hücresel mekanizmalarının genelleştirilmiş bir görünümünü sunuyordu. Ancak bu spesifiklik eksikliği, bireysel hücre tiplerinin farklı rollerini ve reaksiyonlarını bulanıklaştırıyor ve terapiler spesifik hücresel dinamikleri ele alacak şekilde hassas bir şekilde ayarlanamadığı için hedefe yönelik tedavilerin geliştirilmesini engelledi.

Courtine, “Bu çalışmada, omurilik yaralanmasının biyolojik olarak anlaşılmasında bir devrimden daha azını amaçladık” diyor. “Farelerde omurilik yaralanmasının hücresel ve moleküler dinamiklerinin uzay ve zaman boyunca olağanüstü ayrıntılı bir görünümünü sunarak, Tabulae Paralytica’yı içeren dört hücre atlası, tarihi bir bilgi açığını kapatarak hedefe yönelik tedavilerin ve gelişmiş iyileşmenin önünü açıyor.”

Felcin karmaşık hücresel dinamiklerine ilişkin bu yeni anlayıştan kaynaklanan ilk tedavi, hedefe yönelik gen terapisidir. EPFL Neuro X profesörü Bernard Schneider ile işbirliği içinde geliştirilen terapi, çok önemli bir bulgudan yararlanıyor: Araştırmacılar, astrosit adı verilen belirli bir destek hücresi tipinin, yaşlı hayvanlarda yaralanmaya tepki verme yeteneğini kaybettiğini buldu.

EPFL’den Mark, “Son yüzyılın büyük bölümünde astrositlerin sinir onarımına zararlı olduğuna inanılıyordu. Verilerimiz bu görüşün tersine çevrilmesini destekliyor ve bu hücrelerin omurilik yaralanmalarını onarmak için kullanılabilecek önemli bir koruyucu rol oynadığını öne sürüyor” diyor. Anderson, çalışmanın kıdemli yazarı.

Çalışmanın bir diğer önemli sonucu, Vsx2 nöronları olarak bilinen ve doğası gereği iyileşmeyi desteklemek için donatılmış belirli bir nöron alt kümesinin tanımlanmasıdır.

“Önceki çalışmalarımız bu yönde işaret etti, ancak bu yeni, ince ayarlı anlayışla, artık Vsx2 nöronlarının sinir devresinin yeniden düzenlenmesinden büyük ölçüde sorumlu olduğunu kesin olarak söyleyebiliriz, bu da onların şu ana kadarki en ilginç nöron popülasyonu olduğu anlamına geliyor. Omurilik yaralanmasını onarmak” diyor EPFL’den çalışmanın bir başka kıdemli yazarı Jordan Squair.

Kemirgen modellerinde omurilik yaralanmalarının ilk kapsamlı hücresel haritasını oluşturmak için araştırmacılar iki yenilikçi teknolojiden yararlandı. İlki olan tek hücre dizilimi, her hücrenin genetik yapısını inceler. On yılı aşkın bir süredir kullanılıyor olmasına rağmen, son gelişmeler bilim adamlarının süreci daha önce hiç olmadığı kadar ölçeklendirmesine ve milyonlarca omurilik hücresinin ayrıntılı hesaplarını oluşturmasına olanak sağladı.

İkincisi, uzaysal transkriptomik (bize bu hücresel aktivitelerin nerede gerçekleştiğini gösteren son teknoloji) haritayı tüm omurilik boyunca genişleterek, farklı hücre tipleri arasındaki uzaysal bağlamı ve ilişkileri korudu.

Yeni veriler o kadar büyük ki, bu karmaşıklıktan yararlanmak için özel olarak yeni makine öğrenimi tekniklerinin geliştirilmesi gerekiyordu. Bu hesaplamalı yaklaşım, yalnızca tek tek hücrelerin anlık genetik tepkilerini haritalamak için değil, aynı zamanda bu yanıtları omuriliğin fiziksel ve zamansal manzarası içinde konumlandırmak için yapay zekadan yararlanıyor.

Squair, “Artık bize yalnızca hangi hücrelerin dahil olduğunu değil, aynı zamanda bunların yaralanma ve iyileşme süreci boyunca nasıl etkileşime girdiğini ve değiştiğini gösteren ayrıntılı bir haritaya sahibiz” diye açıklıyor. “Bu kapsamlı anlayış, çeşitli yaralanmaların onarımı için belirli hücrelere ve benzersiz gereksinimlere tam olarak uyarlanmış tedavilerin geliştirilmesi ve daha etkili ve kişiselleştirilmiş tedavilerin yolunun açılması açısından çok önemlidir.”

‘Tabulae Paralytica’ SCI araştırmalarında önemli bir kilometre taşıdır. SCI’nin anlaşılmasında ve tedavisinde yeni ufuklar açmak için bilimsel içgörüyü teknolojik yenilikle birleştirir. Her ne kadar bu çalışma kemirgen modelleri kullanılarak yürütülmüş olsa da, elde edilen bilgilerin Courtine ve ekibinin on yılı aşkın bir süredir önemli ilerlemeler kaydettiği klinik uygulamalara dönüşmesi bekleniyor.

Kaynak ve İleri Okuma: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/06/240619143554.htm

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu