2020年,距离是至关重要的。虽然我们已经(大多数情况下)能够调节我们的生活更宽敞的设置中,社会距离的地方不可能是在我们的细胞。一项雄心勃勃的新的研究项目由迄今为止无法访问技术正在研究是否拥挤的细胞环境中可能有一个作用在神经退化的起源。
“一个重要的特征等疾病肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)蛋白质的聚合,”说Hemali Phatnani神经退行性疾病基因组学中心主任(CGND)在纽约基因组中心。这是一个特定的蛋白质的过程,分子控制几乎所有功能的细胞,通常改变他们的有序分子形成错综复杂的质量。这个混乱的过程是一个标志性的神经退化的过程中,大脑神经细胞的死亡发生在肌萎缩性侧索硬化症等疾病和老年痴呆症。
几乎所有努力治疗神经退行性疾病都是围绕着停止或减缓细胞死亡目标蛋白的破坏和聚合的过程。这些努力一直由于缺乏知识聚合的起源。“我们不知道是什么驱使这种聚合,因为有时你可以有突变的蛋白质使他们变得更容易聚合,但在ALS约95%的情况下,没有确定的原因在驱动为什么这些蛋白质决定总,”Phatnani说。
Cell-cial距离吗?
Phatnani最近得到一笔款项陈从扎克伯格倡议(CZI)来研究这一过程,带着新技术,可以彻底改变我们如何研究神经元退化。这些技术,碰巧,没有来自神经科学,但从生物物理学。他们梦想的实验室利亚姆·J·霍尔特系的助理教授,纽约大学生物化学和分子药理学。
通过结合显微镜,活细胞成像和创新纳米技术霍尔特,Phatnani希望在神经科学回答一个长期存在的问题——在细胞蛋白质聚合之前发生了什么?
说话188金宝搏备用,霍尔特说明白为什么这个问题已被证明难以回答,一个人必须了解细胞的环境是什么样子的。还记得泡吧是一个东西?
“想象把人变成一个舞蹈俱乐部,”霍尔特说。“在某种程度上,每个人都很好。他们都可以跳舞——每个人的舒适。这个细胞远远不止于此。在点,几乎没法动弹。“巨大的大分子,如核酸,抽筋的细胞,这意味着他们的运动细胞的泥沼中显著放缓。细胞通常在教科书与几个球结构愉快地漂浮像Windows屏幕保护程序。现实是更像是一个微型狂舞坑。
但是一般来说,细胞功能通常在这个拥挤的配置。当细胞的微妙的平衡是问题开始出现中断,Phatnani解释道。“当你使内部更拥挤,特定大小的组件会崩溃的解决方案,这是一个规模特别脆弱的政权改变细胞内拥挤的程度。”
一个更加拥挤的细胞,这就意味着结构通常不会被迫一起互动,与不可预知的后果。霍尔特回到我们的夜总会场景中,“这种效应也可以偶尔在一个夜总会。人们可能只有弱关联彼此可能赶在一起更永久的工会,所以同样的事情也发生在分子。”
在空格中填在神经退化
霍尔特是使用纳米颗粒作为一种工具来确定细胞拥挤现象的变化先于蛋白质聚集的形成。如果答案是肯定的,它将填补巨大的空白神经退化理论家和甚至可以为研究者提供一个机制来治疗目标。但这种纳米颗粒的方法是如何工作的呢?
“试图了解细胞的问题是控制其内部环境,”霍尔特说,“看着一个细胞,你不能看到。这是几乎透明的。”
纳米粒子风标,他解释说。霍尔特的神经元研究转基因自然生产这些纳米颗粒。附加到一个荧光分子,他们的运动可以得到轻松的追踪。“想象你知道你看风景和跟踪,与GPS,一只狗跑来跑去的风景和你不知道任何关于你的狗在哪里,”霍尔特说。如果GPS显示长,直线,也许狗场,但如果跟踪不断变化,难以理解,或许你的狗在缠绕的森林。的纳米粒子将通知霍尔特和Phatnani细胞的内部看起来,此前这一过程做了一个特别痛苦的过程称为显微镜下注射。这个,因为它听起来,涉及到一个小针和试图注入粒子进入细胞。霍尔特的genetically-expressed分子,实验时间大幅压缩。“我们已经从小时到5秒为一个实验,”霍尔特说。
霍尔特和Phatnani小心翼翼地说,他们的新方法仍远非保证路径或改变游戏规则的发现新疗法。但它将使他们回答关于神经退行性疾病的长期问题,困惑研究已经有几十年的历史了。“当你看病理图像,有时你看到这些组蛋白在细胞核中,有时在细胞质中。有时候你看到这些蛋白质组神经元或神经胶质细胞,有时他们可以在神经纤维网和我们不知道其中任何一个的重要性。我们不知道它如何与疾病有关。这是一些我们想调查的事情,“Phatnani说。
煤矿中的金丝雀?
研究也希望答案为什么神经退行性疾病有共享机制,如蛋白质聚合,但这种不同课程的发展。帕金森症患者预期寿命14.6岁后发病,同时ALS患者平均预期寿命只有两到三年。
此外,霍尔特和Phatnani希望回答一个非常长期的问题对蛋白质在ALS和其他条件的行为——他们是因果因素,或者只是煤矿中的金丝雀的细胞功能障碍?
Phatnani解释说,与他们的技术,他们有一个“屏幕”的基础,一个实验,让成千上万的细胞都以不同方式稍微改变,及其产生的细胞环境监控。会减少拥挤的细胞的忙碌给它一个更长的寿命?并恢复平衡的蛋白质在细胞中,这叫做proteostasis,扭转蛋白聚集和细胞功能障碍。现在,研究人员需要找到答案的工具。
“我们不是说我们解决了神经退化的问题,“Phatnani总结道。“我们已经找到一种方法来调查的一个方面,研究人员想要检查了很长一段时间,我们很兴奋能有机会一起做这个。”
