细胞内工具箱识别细胞最有可能创建有效的细胞疗法

细胞器的片段RNA和蛋白质在细胞——扮演了一个重要的角色在人类健康和疾病,如维持体内平衡,调节生长和衰老,并产生能量。细胞内细胞器的多样性不仅细胞类型之间存在,而且单个细胞。研究这些差异有助于研究人员更好地理解细胞功能,从而改善疗法来治疗各种疾病。

在两篇论文的实验室f·艾哈迈德Coskun伯尼•马库斯职业生涯早期教授库尔特生物医学工程系在乔治亚理工学院和埃默里大学,研究人员研究了特定类型的干细胞的细胞内的工具包,以确定哪些细胞最有可能创建有效的细胞疗法。

“我们正在研究细胞内细胞器的位置以及他们如何沟通,帮助更好的治疗疾病,“Coskun说。“我们最近的工作提出了细胞内工具箱的使用地图细胞器bio-geography干细胞可能导致更精确的疗法。”

创建亚细胞组学的工具包

的第一个研究发表在科学报告,一个自然投资杂志- - - - - -看着间充质干细胞(msc)的历史提供了很有前途的治疗修复有缺陷的细胞或调节患者的免疫反应。在一系列的实验中,研究人员能够创建一个数据驱动的,单细胞通过快速亚细胞蛋白质组学方法成像,使个性化的干细胞疗法。

研究人员然后快速实现多路复用免疫荧光技术,他们用抗体设计针对特定的细胞器。通过荧光抗体,他们追踪波长和信号编译许多不同的细胞图像,创建地图。这些地图然后使研究人员能够看到细胞器的空间组织接触和地理分布相似的细胞,以确定哪些细胞类型最好治疗各种疾病。

“通常,用于修复有缺陷的细胞或干细胞治疗免疫疾病,但我们micro-study这些特定细胞仅表现出不同的他们可以从一个另一个,“Coskun说。“这证明病人治疗的人口和定制的隔离干细胞的身份和他们的生物能量学细胞器功能应该考虑在选择组织来源。换句话说,在处理一个特定的疾病,它可能是更好的收获不同位置的相同类型的细胞根据病人的需要。”

RNA-RNA距离问题

在下一个研究本周发表在细胞报告方法,研究人员把工具箱进一步,研究多个相邻的空间组织RNA分子在单个细胞,是重要的细胞功能。研究人员发展结合机器学习和空间转录组的工具。他们发现基因变异的分析邻近细胞类型的分类更准确,分析基因表达。

“物理之间的相互作用分子创造生命;因此,这些分子的物理位置和邻近扮演了一个重要的角色,”Coskun说。“我们创造了一个细胞内的亚细胞基因的工具包社区网络在每个细胞的不同的地理部分仔细看看这个。”

实验包括两个部分:计算方法的发展,实验的实验室。研究人员检查数据集出版,一个算法组RNA分子基于他们的物理位置。这个“最近邻”分组算法帮助确定基因。在板凳上,研究人员然后用荧光灯标记RNA分子很容易找到它们在单个细胞。然后他们发现许多特性分布的RNA分子,比如基因可能在类似的亚细胞位置。

细胞疗法需要许多细胞高度相似的表型,如果有不明的亚型细胞治疗细胞,研究人员无法预测这些细胞一旦注入病人的行为。使用这些工具,更多的相同类型的细胞可以识别,和不同的干细胞子集罕见基因程序可以被孤立。

“我们正在扩大的工具包亚细胞分子的空间组织——“瑞士军刀”的亚细胞空间组学领域,如果你愿意,“Coskun说。“我们的目标是测量、量化和模型多个独立还与多个功能相关的分子事件的每一个细胞。最终的目的是定义一个细胞的功能,可以实现高能源,像模块化基因社区网络和不同细胞的决定。”

参考:方Z,福特AJ,胡锦涛T (N, Mantalaris Coskun AF。亚细胞空间解决社区网络在单个细胞的基因。细胞代表冰毒。2023:100476。doi:10.1016 / j.crmeth.2023.100476

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