Noul atlas celular indică speranța în tratarea deficiențelor de vedere asociate cu îmbătrânirea

rezumat: Cercetătorii au creat un „atlas celular” revoluționar al ochiului uman, care ar putea revoluționa tratamentul bolilor orbitoare, cum ar fi glaucomul și degenerescența maculară. Atlasul identifică aproximativ 160 de tipuri de celule unice în diferite structuri ale ochiului și identifică genele exprimate de fiecare tip de celulă.

Studiul deschide calea pentru terapii genetice foarte țintite, arătând exact unde sunt activate genele legate de boală. Pe lângă aplicațiile clinice, atlasul oferă perspective evolutive asupra complexității vederii umane.

Fapte cheie:

1. Echipa, condusă de neurobiologul Joshua Sanes, a catalogat aproape 160 de tipuri de celule din ochiul uman, de la retină până la nervul optic.
2. Folosind secvențierea ARN-ului unicelular, atlasul cartografiază expresia a peste 180 de gene asociate cu glaucomul, principala cauză a orbirii la nivel mondial.
3. Cercetarea a implicat analiza a 151.000 de celule individuale și ar putea informa tratamentele pentru orbire și înțelegerea noastră a evoluției vederii.

sursă: Harvard

Glaucomul și degenerescența maculară provoacă orbire la milioane de oameni în fiecare an. Sute de gene au fost implicate în creșterea susceptibilității la boli, iar astfel de gene sunt adesea punctul de plecare pentru terapiile care previn sau inversează orbirea. Dar nu este întotdeauna clar unde, când și de ce aceste gene sunt exprimate în sistemul vizual.

În punctul culminant a mai mult de un deceniu de cercetări, oamenii de știință de la Harvard au finalizat o analiză detaliată care nu numai că luminează calea către terapii genetice mai bune și mai bine direcționate pentru orbire, dar inspiră și o nouă apreciere pentru complexitatea enormă a vederii umane.

Echipa, condusă de neurobiologul Joshua Sanes, a realizat un catalog complet al celor aproape 160 de tipuri de celule găsite în toate structurile ochiului uman, precum și un inventar al genelor exprimate de fiecare tip de celulă.

Ei își detaliază descoperirile, pe care le numesc Atlasul celulelor ochiului uman, în jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Atlasul nostru poate fi folosit pentru a evalua tipurile de celule care exprimă orice genă legată de boală și, astfel, sugerează modalități de a proiecta strategii eficiente de tratament”, a spus Sanes.

Sanes, profesor de biologie moleculară și celulară și director fondator al Centrului pentru Științe ale Creierului de la Universitatea Harvard, a fost mult timp interesat de modul în care se formează circuite neuronale complexe în creierul mamiferelor, în special în retina neură, care căptușește partea din spate a ochiului. . Funcționează ca parte a camerei și a procesorului grafic. Cea mai mare parte a orbirii ireversibile rezultă din boala retinei.

El a adăugat că retina este, de asemenea, o parte relativ ușor de studiat a creierului, deoarece se află în afara craniului, „ceea ce înseamnă că o poți studia fără să faci găuri”.

Cu mai bine de 10 ani în urmă, Sanes și colegii săi au început să folosească secvențierea ARN-ului unicelular pentru a identifica genele exprimate în mii de celule retiniene simultan.

Noua tehnologie de atunci, combinată cu bioinformatica din ce în ce mai puternică, le-a permis să catalogheze celulele retiniene neuronale prin transcrieri de ARN, care sunt bucăți unice de informații care devin lizibile atunci când ADN-ul este transcris în ARN) în fiecare celulă.

Interesat de patogeneza orbirii, Sanes a apelat la utilizarea secvențierii ARN pentru a analiza nu doar celulele retiniene, ci și întregul ochi uman, inclusiv structurile înconjurătoare, cum ar fi corneea, irisul și nervul optic. Multe dintre aceste structuri sunt implicate în pierderea vederii.

Pentru noul studiu, echipa a analizat 151.000 de celule individuale, inclusiv nervul optic, capul nervului optic, sclera și epiteliul pigmentar al retinei.

În total, au fost capabili să identifice aproape 160 de tipuri de celule. Unele sunt specifice structurilor precum cristalinul sau retina, în timp ce altele sunt comune mai multor structuri. Analiza lor formează un model pentru ce tipuri de celule exprimă gene și, mai important, unde sunt exprimate genele.

Ca punct de dovadă, ei și-au folosit atlasul pentru a mapa expresia a peste 180 de gene legate de glaucom, principala cauză a orbirii la nivel mondial. Glaucomul afectează nu numai retina, ci și țesuturile oculare din partea din față și din spate a ochiului.

Cercetătorii au descoperit gene legate de glaucom exprimate în multe tipuri de celule, inclusiv în retină, rețeaua trabeculară și capul nervului optic, precum și în unele locuri la care nu se așteptau, cum ar fi epiteliul pigmentar al retinei.

Cartografierea expresiei genelor la nivelul ochiului uman poate beneficia de tratamente pentru orbire, oferind în același timp indicii despre evoluția vederii umane. În acest scop, laboratorul lui Sanes a folosit, de asemenea, secvențierea individuală a ARN-ului pentru a crea atlase de neuroni la primate, rozătoare, pești, păsări și alte specii de animale.

Comparând tipurile de celule împărțite între specii, cercetătorii pot trage concluzii despre modul în care evoluția a acționat în mod preferențial pentru a forma diferite modele retiniene.

Despre genetică și știri despre cercetarea în neuroștiință optică

autor: Ann J. Manning
sursă: Harvard
comunicare: Ann J. Manning – Harvard
imagine: Imagine creditată pentru Neuroscience News

Căutare originală: Acces închis.
„Analiza transcriptomică a segmentului posterior al ochiului completează atlasul celulelor oculare umaneDe Abudhar Monarveshani și colab. Banas

un rezumat

Analiza transcriptomică a segmentului posterior al ochiului completează atlasul celulelor oculare umane

Deși sistemul vizual se extinde prin creier, cea mai mare parte a pierderii vederii apare din defecte ale ochiului. Componenta sa centrală este retina neurală, care simte lumina, procesează semnalele vizuale și le transmite restului creierului prin nervul optic (ON). Retina este înconjurată de multe alte structuri, care sunt împărțite în mod convențional în părți anterioare și posterioare.

Aici, am folosit secvențierea ARN cu un singur nucleu de mare performanță (snRNA-seq) pentru a clasifica și caracteriza celulele în șase componente extraretiniene ale segmentului posterior: ON, capul nervului optic (ONH), sclera periferică, sclera peripapilară (PPS) și coroida. epiteliul pigmentar retinian (RPE). Defecte în fiecare dintre aceste țesuturi sunt asociate cu boli orbitoare, de exemplu, glaucom (ONH și PPS), nevrita optică (ON), retinita pigmentară (RPE) și degenerescența maculară legată de vârstă (RPE și coroidă).

Din aproximativ 151.000 de nuclee unice, am identificat 37 de tipuri de celule relativ distincte, inclusiv mai multe tipuri de celule stelate, oligodendrocite, fibroblaste și celule endoteliale vasculare.

Analizele noastre au relevat o distribuție diferențială a multor tipuri de celule între structurile distincte.

Împreună cu analizele noastre anterioare ale segmentului anterior și retinei, datele prezentate aici completează atlasul de celule „Versiunea 1” al ochiului uman.

Am folosit acest atlas pentru a mapa expresia a peste 180 de gene asociate cu riscul de a dezvolta glaucom, despre care se știe că afectează țesutul ocular atât în ​​segmentele anterioare și posterioare, cât și pe retina neuronală.

Metode similare pot fi folosite pentru a investiga multe boli suplimentare de ochi, multe dintre acestea fiind în prezent netratabile.