单细胞的进步可以帮助我们终于明白阿尔茨海默氏症

经过几十年的基础科学和药物发现研究,阿尔茨海默病仍然难以理解和无法治愈的,最低限度的治疗进展。但是在一个新的评论文章自然神经科学,麻省理工学院的科学家写,采用单细胞分析的新的研究能力,强的领域迅速取得了长期的见解可能解释阿尔茨海默氏症和做一些有意义的事情。通过分析这一新的证据,例如,作者表明,疾病的中断聚集在细胞功能的五个主要领域,或“通路”,在每个五个主要的大脑细胞类型。

单细胞分析技术生产综合测量单个细胞的基因活动,如从DNA, RNA的转录水平的细胞的功能和角色在大脑的生物学和疾病的病理,可以评估。单细胞分析技术超越基因组测序,目录的每个细胞DNA存在于大多数人,通过揭示每个细胞如何利用独特的共同的指令集。在阿尔茨海默氏症的研究中,科学家们一直在使用单细胞分析,看看不同的大脑细胞,如不同类型的神经元和小胶质细胞和星形胶质细胞的操作方式在疾病相比,他们在一个健康的大脑是如何表现的。

在文章中,麻省理工学院大脑与认知科学系博士生米奇·默多克,Picower教授Li-Huei蔡麻省理工学院的主任Picower研究所学习和记忆和衰老的大脑活动写,虽然单细胞分析的结果研究证实,这种疾病的可怕的影响是复杂的和深远的,似乎也有五个途径成为摄动的五个主要的细胞类型。调查这些途径,他们写道,能产生有价值的生物标志物的疾病和生成有意义的治疗干预的目标:

• 炎症和免疫反应
• 脂质分子(脂肪)信号和新陈代谢
• 代谢压力和蛋白质折叠
• DNA损伤和细胞衰老(老化)
• 与大脑血管(血管)

对于每个神经元的这些途径,小胶质细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞和少突细胞前体细胞,蔡和默多克识别特定基因调控的差异,在单细胞研究,发现明显发生在老年痴呆症患者的大脑或鼠标模型相比,健康控制样本。

例如,蔡和默多克突出十多个基因所有密切参与脂质处理的表达在不同细胞中以不同的方式改变大脑的前额叶皮层。另一个例子都表明,5细胞类型显示在DNA修复缺陷,尽管通过改变不同的基因的表达。

“通过识别脆弱的细胞和分子程序产生,治疗干预措施可能反向轨迹异常细胞,”默多克和蔡中写道自然神经科学。“虽然许多转录特异性改变,这些改变最终可能会聚集在共享信号通路在细胞类型,可能代表目标新的治疗策略。”

可以肯定的是,作者指出,仍有大量的工作要做,在精炼和改进单细胞技术以及利用新机会有关。本文指出一些问题,必须仔细考虑生产有效的单细胞分析结果,包括大脑的细胞样本的测序,谁,在什么条件下。此外,它并不总是直截了当的说明基因表达的变化必然影响生物学和甚至更难知道任何特定的干预,例如目标改变炎症通路,将被证明是安全有效的治疗。

未来的发展方向,与此同时更可能包括使用“空间转录组,”措施在细胞基因转录,它们坐落在大脑,而不是把他们进行分析。应扩大研究将更多的人类样本,这样可以完全不同的疾病和人口统计学差异。应该共享和集成数据集,作者写道,和更好的比较是人类和小鼠的样品需要更好地理解如何,,他们重叠。

“单细胞分析促进多种细胞过程的微妙的肖像摄动的广告的大脑,”蔡和默多克的结论。“这些不同的分子程序有助于解释健康老化和认知下降之间的分歧,和细胞类型特异的分子突出项目参与广告。核心模块中断信号跨多个细胞类型,和操纵破坏细胞状态将为新的治疗机会铺平道路。”

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