改变个体化医疗游戏规则——干细胞的内部运作

【字体: 时间:2023年05月16日 来源:Cell Reports Methods

编辑推荐:

  来自佐治亚理工学院和埃默里大学的研究人员开发了一个细胞内工具包来研究干细胞内的细胞器多样性和交流。这个工具包包括快速亚细胞蛋白质组学成像和多重免疫荧光技术,使他们能够创建细胞器组织图谱,并确定哪种细胞类型最能治疗各种疾病。在随后的研究中,他们将机器学习和空间转录组学相结合,分析了单个细胞中多个相邻RNA分子的空间组织,从而深入了解了RNA-RNA接近度对准确细胞类型分类的重要性。

  

细胞器——细胞内RNA和蛋白质的碎片——在人类健康和疾病中发挥着重要作用,如维持体内平衡、调节生长和衰老以及产生能量。细胞器多样性不仅存在于细胞类型之间,也存在于单个细胞之间。研究这些差异有助于研究人员更好地了解细胞功能,从而改善治疗各种疾病的方法。       

研究人员开发了一种细胞内工具包,结合快速蛋白质组学成像、免疫荧光技术和空间转录组学,研究干细胞内的细胞器通信和多样性。该工具包允许更准确的细胞类型分类,并可以通过识别和分离不同的干细胞亚群来改进个性化细胞疗法。在乔治亚理工学院和埃默里大学库尔特生物医学工程系的伯尼·马库斯早期职业教授Ahmet F. Coskun的实验室发表的两篇论文中,研究人员用细胞内工具包检查了一种特定类型的干细胞,以确定哪些细胞最有可能产生有效的细胞疗法。

Coskun说:“我们正在研究细胞器在细胞内的位置,以及它们如何沟通,以帮助更好地治疗疾病。我们最近的工作建议使用细胞内工具包来绘制干细胞中的细胞器生物地理图谱,这可能会导致更精确的治疗。”

       创建亚细胞组学工具包

第一项研究发表在《Scientific Reports》上,研究了间充质干细胞(MSCs),这种干细胞在修复缺陷细胞或调节患者免疫反应方面一直具有前景。在一系列实验中,研究人员能够通过快速亚细胞蛋白质组学成像创建数据驱动的单细胞方法,从而实现个性化干细胞治疗。

研究人员随后实施了一种快速多路免疫荧光技术,其中他们使用了针对特定细胞器的抗体。通过荧光抗体,他们追踪波长和信号来编译许多不同细胞的图像,创建地图。这些图谱使研究人员能够看到细胞器接触的空间组织和相似细胞中的地理分布,从而确定哪种细胞类型最能治疗各种疾病。

Coskun说:“通常,干细胞被用来修复有缺陷的细胞或治疗免疫疾病,但我们对这些特定细胞的微观研究表明,它们彼此之间是多么不同。这证明在选择组织来源时应考虑患者治疗群体和干细胞特性及其生物能量细胞器功能的定制分离。换句话说,在治疗一种特定疾病时,根据患者的需要,从不同的部位收集相同类型的细胞可能会更好。”

       RNA-RNA接近性很重要

在本周发表在《Cell Reports Methods》杂志上的下一项研究中,研究人员进一步研究了单个细胞中多个相邻RNA分子的空间组织,这对细胞功能很重要。研究人员通过结合机器学习和空间转录组学来改进该工具。他们发现,分析基因接近度的变化对细胞类型的分类比只分析基因表达更准确。

“分子之间的物理相互作用创造了生命;因此,这些分子的物理位置和接近度起着重要作用,”Coskun说。“我们在每个细胞的不同地理位置创建了一个亚细胞基因邻域网络的细胞内工具包,以更仔细地研究这个问题。”

实验包括两个部分:计算方法的发展和实验台上的实验。研究人员检查了已发表的数据集和一种基于物理位置对RNA分子进行分组的算法。这种“最近邻”算法有助于确定基因分组。在实验台上,研究人员用荧光标记RNA分子,以便在单个细胞中轻松定位它们。然后,他们从RNA分子的分布中发现了许多特征,比如基因如何可能位于相似的亚细胞位置。

细胞治疗需要许多具有高度相似表型的细胞,如果治疗细胞中存在未知细胞的亚型,研究人员无法预测这些细胞注射到患者体内后的行为。利用这些工具,可以鉴定更多相同类型的细胞,并且可以分离出具有不常见基因程序的不同干细胞亚群。

Coskun说:“我们正在扩展分子亚细胞空间组织的工具包——如果你愿意的话,这是亚细胞空间组学领域的一把‘瑞士军刀’。目标是测量、量化和模拟每个细胞中具有多种功能的多个独立但又相互关联的分子事件。最终目的是定义细胞的功能,使其能够实现高能量,类似乐高积木的模块化基因邻域网络和多样化的细胞决策。”

“Subcellular spatially resolved gene neighborhood networks in single cells” by Zhou Fang, Adam J. Ford, Thomas Hu, Nicholas Zhang, Athanasios Mantalaris and Ahmet F. Coskun, 12 May 2023, Cell Reports Methods.

“Spatial subcellular organelle networks in single cells” by Mythreye Venkatesan, Nicholas Zhang, Benoit Marteau, Yukina Yajima, Nerea Ortiz De Zarate Garcia, Zhou Fang, Thomas Hu, Shuangyi Cai, Adam Ford, Harrison Olszewski, Andrew Borst and Ahmet F. Coskun, 1 April 2023, Scientific Reports.

婵炴垶鎸搁鍫澝归崶鈹惧亾閻熼偊妲圭€规挸瀛╃€靛ジ鏁傞悙顒佹瘎闁诲孩绋掗崝鎺楀礉閻旂厧违濠电姴娲犻崑鎾愁潩瀹曞洨鐣虹紓鍌欑濡粓宕曢鍛浄闁挎繂鐗撳Ο瀣煙濞茶骞橀柕鍥ㄥ哺瀵剟骞嶉鐣屾殸闂佽偐鐡旈崹铏櫠閸ф顥堥柛鎾茬娴狀垶鏌曢崱妤婂剱閻㈩垱澹嗗Σ鎰板閻欌偓濞层倕霉閿濆棙绀嬮柍褜鍓氭穱铏规崲閸愨晝顩烽柨婵嗙墦濡鏌涢幒鎴烆棡闁诲氦濮ょ粚閬嶅礃椤撶姷顔掗梺璇″枔閸斿骸鈻撻幋锔藉殥妞ゆ牗绮岄埛鏍煕濞嗘劕鐏╂鐐叉喘閹秹寮崒妤佹櫃

10x Genomics闂佸搫鍊瑰姗€骞栭—娓媠ium HD 閻庢鍠掗崑鎾绘煕濮樼厧鐏犵€规洜鍠撶槐鎺楀幢濮橆剙濮冮梺鍛婂笒濡粍銇旈幖浣瑰仢闁搞儮鏅滈悾閬嶆煕韫囧濮€婵炴潙妫滈妵鎰板即閻樼數鐓佺紓浣告湰濡炶棄螞閸ф绀嗛柛鈩冡缚閳ь兛绮欓弫宥夋晸閿燂拷

濠电偛妫庨崹鑲╂崲鐎n偆鈻旈悗锝庡幗缁佺櫉wist闂侀潧妫楅敃锝囩箔婢舵劕妫樻い鎾跺仜缂嶄線鏌涢弽銊у⒈婵炲牊鍘ISPR缂備焦绋掗惄顖炲焵椤掆偓椤︿即鎮ч崫銉ゆ勃闁逞屽墴婵″鈧綆鍓氶弳鈺呮倵濞戞瑥濮冮柛鏃撴嫹

闂佸憡顨嗗ú婊呭垝韫囨稒鍤勯柣鎰嚟閵堟挳骞栭弶鎴犵闁告瑥妫濆濠氬Ω閵夛絼娴烽柣鐘辩劍瑜板啴鎮ラ敓锟� - 濠电儑绲藉畷顒勫矗閸℃ḿ顩查柛鈩冾嚧閹烘挾顩烽幖杈剧秵閸庢垵鈽夐幘顖氫壕婵炴垶鎼╂禍婊冪暦閻旇櫣纾奸柛鈩冭壘閸旀帡鎮楅崷顓炰槐闁绘稒鐟ч幏瀣箲閹伴潧鎮侀梺鍛婂笧婢ф寮抽悢鐓庣妞ゆ柨鐏濈粣娑㈡煙鐠ㄥ鍊婚悷銏ゆ煕濞嗘ê鐏ユい顐㈩儔瀹曠娀寮介顐e浮瀵悂鏁撻敓锟�

婵炴垶鎸搁鍫澝归崶顒€违濠电姴瀚惌搴ㄦ煠瀹曞洤浠滈柛鐐存尦閹藉倻鈧綆鍓氶銈夋偣閹扳晛濡虹紒銊у閹峰懎饪伴崘銊р偓濠氭煛鐎n偄濮堥柡宀€鍠庨埢鏃堝即閻樿櫕姣勯柣搴㈢⊕閸旀帡宕濋悢鐓幬ラ柨鐕傛嫹

相关新闻
    生物通微信公众号
    微信
    新浪微博
    • 搜索
    • 国际
    • 国内
    • 人物
    • 产业
    • 热点
    • 科普
    • 急聘职位
    • 高薪职位

    知名企业招聘

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号