เว็บสล็อต Human Cell Atlas กำลังระบุตำแหน่งที่ร่างกายของเราสลาย

เว็บสล็อต Human Cell Atlas กำลังระบุตำแหน่งที่ร่างกายของเราสลาย

ความพยายามที่จะทำแผนที่ทุกเซลล์ของมนุษย์นั้น เว็บสล็อต เผยให้เห็นรูปแบบที่ซ่อนอยู่ก่อนหน้านี้ BY ฟิลิป คีเฟอร์ | เผยแพร่เมื่อ 12 พฤษภาคม 2022 16:26 น

ศาสตร์

แถวของสายเรืองแสงที่มีลูกกลมเรืองแสงอยู่ในบางส่วน

เส้นใยกล้ามเนื้อที่ได้รับการบำบัดเพื่อย้อนกลับผลของการเสื่อมของกล้ามเนื้อ Duchenne Courtney Young, MS, ห้องทดลอง Melissa Spencer, มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย, ลอสแองเจลิส ห้องสมุดภาพสถาบันสุขภาพแห่งชาติ

แบ่งปัน    

ความผิดปกติของกล้ามเนื้อที่พบได้ยากหลายอย่าง เช่น โรคกล้ามเนื้อเสื่อม Duchenne เริ่มต้นด้วยยีนตัวเดียวที่ผิดปกติ

แต่ทุกเซลล์ในร่างกายของบุคคล

ที่มีความผิดปกตินั้นจะมีตัวแปรนั้น คำถามคือ ยีนนั้นทำให้เกิดโรคในกล้ามเนื้อโครงร่างได้อย่างไร มากกว่าที่จะทำให้เกิดโรคในหัวใจหรือในลำไส้? ท้ายที่สุดอวัยวะเหล่านั้นก็มีกล้ามเนื้อเป็นของตัวเอง

จากการวิจัยของทีมนักชีววิทยาเซลล์และนักพันธุศาสตร์แสดงให้เห็นในสัปดาห์นี้ ความผิดปกติของกล้ามเนื้อหลายอย่างเกิดจากยีนที่ไม่ได้แสดงออกในเซลล์กล้ามเนื้อ แต่เกิดขึ้นในเซลล์สนับสนุนทั้งหมดที่อยู่รอบๆ การค้นพบดังกล่าวรวมอยู่ในหนึ่งในสี่การศึกษาที่ตีพิมพ์ร่วมกันในสัปดาห์นี้ในวารสารScienceโดย Human Cell Atlasซึ่งเป็นความร่วมมือระดับนานาชาติที่ได้รับทุนสนับสนุนจากทั้งหน่วยงานวิจัยของรัฐบาลและองค์กรไม่แสวงหาผลกำไรหลายแห่ง ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อจัดทำรายการทุกเซลล์ในร่างกาย มันบ่งบอกถึงพลังของ Cell Atlas ในการให้ความกระจ่างว่าข้อมูลดิบในยีนของเรานั้นถูกใช้เพื่อรวบรวมมนุษย์ที่มีชีวิตและหายใจ

Stephen Quake นักชีววิศวกรรมจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและ Chan-Zuckerberg Biohub กล่าวว่า “ผู้คนมักคิดว่าจีโนมเป็นพิมพ์เขียวของสิ่งมีชีวิต แต่นั่นไม่ถูกต้องจริงๆ “จีโนมเป็นเหมือนรายการชิ้นส่วนมากกว่า” แต่ละเซลล์ใช้ชุดของชิ้นส่วนเฉพาะจาก DNA เพื่อสร้างโปรตีนที่ต้องการ ไม่ว่าจะมีหน้าที่ในการส่งคลื่นไฟฟ้าหรือสูบฉีดเลือด

กล้ามเนื้อยังเต็มไปด้วยเซลล์ไขมัน เส้นประสาท และเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน และสิ่งเหล่านี้ล้วนเป็นส่วนประกอบที่ทำงานร่วมกันเป็นอวัยวะ การทำงานของสมาคมได้นำไปสู่ความเข้าใจที่สำคัญ: เส้นใยกล้ามเนื้อที่มีเครื่องมือที่หักอาจทำให้กล้ามเนื้อเสื่อมได้ แต่เซลล์ไขมันหรือเซลล์ประสาทที่ชำรุดก็อาจทำเช่นนั้นได้เช่นกัน

ด้วยมุมมองที่เกือบจะรอบรู้ นักวิจัย Human Cell Atlas 

สามารถเริ่มเห็นว่าเซลล์ทั่วร่างกายใช้พิมพ์เขียวทางพันธุกรรมเพื่อสร้างอวัยวะที่ค้ำจุนชีวิตของเราได้อย่างไร พวกเขายังสามารถเริ่มระบุได้ว่ายีนตัวเดียวนำไปสู่เซลล์ทำงานผิดปกติและทำให้เกิดโรคทั่วร่างกายได้อย่างไร การศึกษาของพวกเขาร่วมกันบันทึกความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการทดลองหลายอย่าง ตั้งแต่การผ่าตัด ไปจนถึงการดึงข้อมูลจากเนื้อเยื่อที่แช่แข็ง ไปจนถึงเครื่องมือคำนวณ ซึ่งทำให้นักวิจัยสามารถเจาะลึกเซลล์มนุษย์กว่าครึ่งล้านเซลล์จากอวัยวะมากกว่า 30 อวัยวะพร้อมกันได้

Aviv Regev หัวหน้าฝ่ายวิจัยและการพัฒนาในช่วงต้นของบริษัทเทคโนโลยีชีวภาพ Genentech ซึ่งเป็นประธานร่วมของ Cell Atlas และผู้เขียนร่วมด้านการวิจัยความผิดปกติของกล้ามเนื้อ เปรียบเทียบงานกับ Google Maps ซึ่งสามารถซูมเข้าไปยังโมเลกุลใดโมเลกุลหนึ่งได้อย่างรวดเร็ว ภายในเซลล์เฉพาะ “และคุณสามารถซูมออกและพูดว่า ‘นี่คือวิธีการจัดระเบียบเซลล์ที่อยู่ติดกัน และนี่คือที่ที่เซลล์อยู่ภายในอวัยวะ'” เธอกล่าว

กว่าทศวรรษที่ผ่านมา นักวิจัยมีความชำนาญในการทำความเข้าใจว่าเซลล์แต่ละเซลล์ เช่น การทำงานของเส้นใยกล้ามเนื้อเดี่ยว แต่มุมมองแบบแผนที่จะช่วยให้นักชีววิทยาสามารถถามคำถามเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างเซลล์กับเพื่อนบ้าน และสิ่งที่ทำให้เซลล์ประสาทแตกต่างกันตามจุดต่างๆ ของร่างกาย

“ถ้าคุณคิดถึงมันจากมุมมองของการรักษา” Regev กล่าว “ไม่มีจุดใดที่จะซ่อมแซมเซลล์กล้ามเนื้อได้ หากเป็นเซลล์ใหม่ในเนื้อเยื่อที่แตกหักจริง ๆ”

[ที่เกี่ยวข้อง: ยีนของสาหร่ายสีเขียวช่วยให้คนตาบอดมองเห็นได้เป็นครั้งแรกในรอบ 40 ปี ]

ด้วย Atlas ลักษณะลึกลับของโรคสามารถเข้าท่าได้ในทันใด ผู้ป่วยโรคกล้ามเนื้อเสื่อม Duchenne ซึ่งมีโปรตีนผิดรูปแบบซึ่งปกติแล้วจะใช้เพื่อช่วยในการรักษาเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อหลังการใช้ บางครั้งพบความผิดปกติของระบบทางเดินอาหารที่ระทมทุกข์ “มันอธิบายยาก” Regev กล่าว “ทำไม? อะไรคือความสัมพันธ์ระหว่างปัญหากับระบบยนต์และลำไส้ของคุณ?” ผลปรากฏว่า ยีนที่ทำให้เกิดอาการกล้ามเนื้อเสื่อมของ Duchenne ไม่เพียงแสดงออกในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อเท่านั้น แต่ยังแสดงออกในเยื่อบุของหลอดอาหารและระบบประสาทที่ควบคุมลำไส้ด้วย ผลกระทบของยีนที่กระจายไปทั่วร่างกาย แสดงให้เห็นว่ามันสามารถนำไปสู่อาการทั้งสองได้อย่างไร

แม้ว่าทีมวิจัยจะระบุความเชื่อมโยงที่เป็นไปได้นับพันระหว่างการแสดงออกของยีน เซลล์เฉพาะ และโรคต่างๆ Gökçen Eraslan นักวิชาการดุษฎีบัณฑิตที่ Genentech และผู้เขียนนำของหนังสือพิมพ์เตือนว่าสิ่งเหล่านี้เป็นสมมติฐานทั้งหมด “นี่ไม่ใช่กระดาษเกี่ยวกับกล้ามเนื้อ” เขากล่าว—แต่เป็นวิธีพิจารณากล้ามเนื้อเพื่อสร้างคำถามการวิจัยใหม่ทั้งหมด

ในบรรดาคำถามที่เกิดขึ้นคือวิธีที่เราศึกษาความผิดปกติของกล้ามเนื้อ หนู ซึ่งเป็นแบบจำลองห้องปฏิบัติการคลาสสิกสำหรับโรคกล้ามเนื้อเสื่อม Duchenne พบโรคที่แตกต่างจากมนุษย์อย่างมากในระดับเซลล์ เหนือสิ่งอื่นใด มนุษย์ใช้ยีนที่มีลักษณะเฉพาะจำนวนมากในเซลล์ไขมันภายในเส้นใยกล้ามเนื้อ ซึ่งหนูไม่ใช้ เว็บสล็อต