Mokslininkai panaudojo du sekos nustatymo metodus kartu, kad atskleistų genų produkto mRNR pokyčius ir ryšius iš smegenų, paveiktų trijų įprastų ligų.

Pasirodė, kad ligas, kurioms būdingas laipsniškas smegenų būklės pablogėjimas – neurodegeneracija – sunku suprasti ir gydyti. Šios bendros būklės paveikia milijonus pacientų ir šeimų visame pasaulyje, tačiau pastangos kurti naujus gydymo būdus dažniausiai buvo nesėkmingos.

Sanford Burnham Prebys mokslininkai atskleidžia naujas ateities gydymo idėjas, geriau suprasdami neurodegeneracinių ligų poveikį mūsų smegenų ląstelėms.

Tyrėjai sujungė dvi sekos nustatymo technologijas atskirose ląstelėse, kad surastų naujus mRNR skirtumus, atsirandančius dėl Alzheimerio ligos (AD), demencijos su Lewy kūnais (DLB) ir Parkinsono ligos (PD). Genai gali pagaminti daugiau nei vieną pasiuntinio RNR (mRNR) – taigi ir daugiau nei vieną baltymą – per procesą, žinomą kaip alternatyvus sujungimas. Šios skirtingos mRNR vadinamos izoformomis.

Grupė tyrime naudojo dvi vieno branduolio RNR sekos (snRNAseq) formas, kurios buvo skirtos svarbiai ataskaitai apie snRNAseq naudojimą žmogaus smegenyse.

„Dabar snRNAseq yra auksinis standartas, skirtas nagrinėti vienos ląstelės transkriptus žmogaus smegenyse”, – sakė Sanford Burnham Prebys degeneracinių ligų programos profesorius Jeroldas Chunas.

„Dėl sudėtingo smegenų mišinio ląstelių, kurios gali turėti tūkstančius jungčių, kitos vienaląstės technologijos gali būti labiau užterštos aplink ląstelę esančiais daiktais, kurių jūs nenorite.

Naudojant snRNAseq išvengiama šios dilemos, atskiriant kiekvienos mėginio ląstelės branduolius. Tada mokslininkai gali analizuoti RNR molekulių, kuriose yra naujų baltymų kūrimo kodai, sudėtį.

„Tačiau tipiškuose vienos ląstelės sekos nustatymo eksperimentuose naudojama vadinamoji trumpojo skaitymo seka“, – sakė Chuno laboratorijos doktorantė ir pirmoji tyrimo autorė Christine Liu.

„Šis metodas nuskaito nuo 100 iki 150 bazinių porų laiko ir lygina kiekvieną su etaloniniu genomu.”

Šie palyginimai naudojami mažesnėms sekoms susieti su atskaitos seka. Skirtumai nuo etaloninio genomo yra tai, ką mokslininkai vadina variantais. Tačiau naudojant trumpus fragmentus atkurti visumą yra apribojimų.

„Trumpai nuskaitoma seka kovoja su tam tikrų rūšių sekos variantais, todėl norėdami geriau juos užfiksuoti, taip pat naudojome ilgai skaitytą seką, kuri vienu metu nuskaito nuo 5 000 iki 30 000 bazinių porų ir nereikalauja susieti su etaloniniu genomu“, – sakė Chun. .

Tyrimo grupė abu metodus taikė atskiroms ląstelėms iš pomirtinių smegenų audinių mėginių iš 25 donorų, kurie sirgo AD, DLB arba PD, taip pat donorų smegenų, neturinčių neurodegeneracinių ligų, mėginiams, kurie buvo eksperimento kontrolinė grupė.

Vertindama daugiau nei 165 000 ląstelių, grupė naudojo tikslinę ilgai skaitytą mRNR seką 50 genų, labiausiai susijusių su trimis neurodegeneracinėmis ligomis ankstesniuose tyrimuose.

Išvados apėmė naujų mRNR sekų atskleidimą iš visų 50 tikslinių genų, kurių nebuvo rasta ankstesniais sekos nustatymo eksperimentais.

„Sujungę trumpo ir ilgo skaitymo seką, šiuose genuose aptikome didžiulę mRNR izoformų įvairovę, net ir tuose, kurie nebuvo skirtingai išreikšti trumpo skaitymo duomenyse“, – sakė Liu. „Kai kuriuose genuose mūsų nustatyti nauji nuorašai iš tikrųjų sudaro didžiąją dalį visų izoformų.

„Mūsų rezultatai patvirtina mūsų ankstesnes išvadas, kad trys ketvirtadaliai smegenų transkripto mRNR buvo nežinomi“, – sakė Chun, remdamasis 2021 m. PNAS straipsniu, kuriame buvo pranešta apie šimtus tūkstančių naujų mRNR nuorašų.

„Mums dar liko daug sužinoti apie šias naujas mRNR ir kaip jos keičiasi su liga.”

Kitas tyrimo grupės klausimas yra tai, kokių tipų nauji baltymai gaminami iš šių transkriptų.

„Naujos mRNR izoformos reiškia naujus galimus baltymus sergančiose smegenyse ir ląstelėse”, – sakė Chun, „kurie gali būti kažkas anksčiau nematomo ir dabar gali būti terapiniais tikslais ieškant šių įprastų ir sekinančių ligų gydymo būdų”.