ALS发展揭示了高分辨率脊髓的研究

精确的实验首次揭示了卢伽雷氏症,或肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS),进展基因和细胞水平。工作打开新渠道开发潜在的治疗这种疾病,它影响着世界上大约有450000人。

“这是一个全新的疾病,“说Tarmo Aijo,计算生物学研究中心的科学家在纽约熨斗研究所。“希望是找出导致肌萎缩性侧索硬化症,在未来,提出治疗。”

Aijo牵头的研究与西拉则称纽约基因组中心和纽约的Sanja Vickovic基因组中心,麻省理工和哈佛,k在斯德哥尔摩皇家理工学院。研究人员报告他们的研究结果在4月5日的科学杂志上。

ALS是一种神经退行性疾病,杀死神经元在大脑和脊髓的随意肌运动负责。这些神经元的损失可能会导致肌肉无力、瘫痪,最终死亡。棒球传奇人物卢伽雷和天体物理学家斯蒂芬·霍金ALS。(2014年,ALS协会的冰桶挑战筹集资金和提高公众意识障碍;该协会支持这项新研究。)

ALS的原因不得而知,虽然以前的工作确定遗传因素发挥了作用。科学家可以追踪是否一个给定的基因被激活,或表达,通过寻找基因的信使RNA分子,或信使RNA,充当一个蓝图构建执行各种功能的蛋白质。

实验的局限性阻碍了努力更好地理解基因表达变化的疾病。现有技术难以采取大量的测量与跟踪所需的高空间分辨率最微小尺度的ALS的进展。

在新的研究中,研究人员使用Vickovic和他的同事们最近开发的一个创新方法。方法涉及到玻璃上放置薄组织样本幻灯片,每张幻灯片由1007小斑点。每个地方都是差不多大小的尘螨,包含分子捕获mRNA。捕获的信使rna复制,和一种独特的基因序列或“条形码”,对应于特定的点在幻灯片上编码的副本。这些条形码使研究人员分析所有的景点还有每个信使rna分子链接到其原始位置。

研究人员用幻灯片来收集超过76000个基因表达测量从1200年脊髓组织部分的老鼠。此外,研究人员花了超过60000个基因表达测量从80年后期脊髓ALS患者捐赠的组织部分。

鼠标样品包括个人在疾病的发展过程的许多阶段,使研究人员能够追踪基因表达。在人类样本,研究人员比较了基因的表达从两端的脊柱。ALS症状通常首先出现在身体的一部分,最终蔓延,造成大面积的瘫痪。通过研究两个脊髓位置从每个病人,研究人员能够获得一个视图的过程参与ALS病理学的传播。

球队现在有成千上万的测量,但分析数据证明有挑战性。许多景点产生没有遗传信息,目前尚不清楚研究者如何从海量数据中提取可判断的信息生成。计算感兴趣Aijo的挑战时则提出了初步工作熨斗研究所举办的研讨会。

Aijo分析数据与熨斗研究所的同事理查德•邦为系统生物学作为组长,高级软件工程师亚伦继续萎缩。基因表达分析提供信息跨三个尺度:个人的斑点,邻近的斑点和整体解剖区域。

这项工作提供了许多见解ALS的进展。数据表明,专业中的小胶质细胞有关负责移除受损的神经元表现出功能障碍之前ALS发病症状。此外,研究人员发现两种基因表达的小胶质细胞,TREM2 TYROBP,特别是上级表达小鼠脊髓地区ALS症状。先前的研究已经表明这两个基因之间的联系和肌萎缩性侧索硬化症,但使用他们的新方法,研究人员能够检测这些变化更早,并详细描述以前所未有的空间小胶质细胞的行为如何变化的。新的工作还描述了在许多细胞类型和疾病变化细胞相互沟通的方式。

这还需要进一步的研究来确定是否ALS的结果显示一个潜在的根本原因,或者如果他们仅仅是身体对疾病的反应的一部分。产生的巨大的数据集在这个研究可以帮助研究人员开发治疗性干预,阻止机制负责ALS,或者识别诊断标记,可以允许检测疾病在症状出现之前的。

根据Aijo,新工作也在研究肌萎缩性侧索硬化症强调了合作的重要性。

“我们都带来了不同的技能表,这离不开我们所有人,”他说。“人们在斯德哥尔摩有技术做这些测试,然后在纽约的人基因组中心ALS的理解和知识,然后我们熨斗理工学院计算机专业。这真的是一个非凡的合作。”

交互式数据浏览门户网站是公开的http://als-st.nygenome.org/。

这篇文章被转载材料提供的西蒙斯基金会。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:则称。Aijo, T。、Vickovic年代。年份的C。康,K。Mollbrink,。,…Phatnani, h (2019)。时空动力学的分子病理学在肌萎缩性脊髓侧索硬化症。科学,364 (6435),89 - 93。https://doi.org/10.1126/science.aav9776