Naudodamiesi vienos ląstelės sekos nustatymo technika, tyrėjai sukūrė pirmąjį židinio žievės displazijos (FCD) ląstelės atlasą-smegenų žievės, kuri lemia vaistams atsparią epilepsiją, apsigimimą-paruošti kelią naujų specifinių šio tipo gydymo būdų kūrimui kūrimui. iš displazijos.

FCD atvejų dažniausiai būna vaikams ir paaugliams, tai sudaro iki 50 procentų epilepsijos operacijų šioje amžiaus grupėje.

Atlasas leido apibūdinti skirtingus ląstelių tipus, esančius smegenų pažeidime, ir nustatyti, kurie iš jų yra susiję su liga.

Priepuoliai FCD

Molekuliniai mechanizmai, atsakingi už epilepsijos priepuolius pacientams, sergantiems FCD, yra blogai suprantami. Žmonėms, kuriems yra sunkių atvejų, per dieną gali būti nuo 40 iki 50 priepuolių, prarandant sąmonę ir kritimą. Kai vaistai negali kontroliuoti priepuolių, operacija yra pasirinkimas, tačiau jis kyla iš rizikos, pavyzdžiui, regėjimo, klausos ir kalbos problemos.

Šiame tyrime tyrėjai sugebėjo susieti ląstelių skiriamąją gebą ir transkripcijos pokyčius – tai, kad DNR paverčia pasiuntinių RNR (baltymų gaminimo receptas) ir epigenetinius pokyčius (modifikuojant genų ekspresiją biocheminiais procesais, nepakeičiant biocheminių procesų, nepakeičiant. DNR seka).

Šie mechanizmai reguliuoja, kaip genai yra suaktyvinti ar išjungti, kad būtų gaminami baltymai ir kitos funkcinės molekulės, žinomos kaip genų ekspresija.

Tyrime taip pat buvo nustatytos neuronų, mikroglia ir astrocitų subpopuliacijos, susijusios su liga. Ši ląstelių grupė sudaro smegenų žievę ir užtikrina nervų sistemos veikimą, apsaugą ir pritaikymą.

Tyrime nustatyta specifinė neuronų populiacija FCD sergantiems pacientams, kuriems būdinga NEFM+ neurofilamento (neuronų baltymo) ekspresija, apimanti vadinamuosius dismorfinius neuronus. Tai yra nenormalios ląstelės, randamos šių pacientų žievėje, kurios yra atsakingos už pakitusias sinapses, sukeliančias epilepsijos traukulius.

Kalbant apie mikroglia (smegenyse esančios imuninės sistemos ląstelės), buvo rastos dvi pogrupiai, vadinami CD74+ ir CD83+. Tai gali būti siejama su imunine aktyvacija ir neuroinfekcija.

„Naudodamiesi pažengusia genomo technika, mes gavome ląstelių ir todėl ypač išsamų šio smegenų apsigimimo vaizdą“, – sakė skaičiavimo biologas Diogo Veiga, atitinkantis straipsnio autorius.

„Mes nustatėme didelius ląstelių pokyčius šių pacientų žievėje, įskaitant neuronų praradimą viršutiniuose sluoksniuose, taip pat nesubrendę astrocitai ir mikroglia populiacijos, išsiplėtę pažeidimuose ir susiję su uždegimu. Šis ląstelių atlasas yra labai svarbus norint suprasti mechanizmus ir ieškoti konkrečių gydymo būdų, kurie gali būti nukreipti į identifikuotas ląsteles. “

Darbe, kuris prasidėjo 2021 m., Grupė sukūrė 61 525 pavienių ląstelių duomenų rinkinį iš 11 klinikinių židininių žievės žievės displazijos pažeidimų, gautų iš pacientų, kuriems atliekama operacija ir iš kontrolės, mėginių.

Vieno ląstelių sekos nustatymas yra pažangi molekulinės biologijos technika, leidžianti genetinei medžiagai (DNR ar RNR) analizuoti atskirai, pateikiant išsamų vaizdą apie ląstelių heterogeniškumą ir atskleidžiant daug konkretesnes tiriamų pažeidimų savybes.

Vienas iš iššūkių buvo analizuoti duomenų kiekį.

„Mes ilgai praleidome kurdami skaičiavimo darbo eigą ir išbandėme įvairius metodus, kad galėtume nustatyti šias su liga susijusias subpopuliacijas“, – sakė Veiga, pabrėžianti savo daktaro disertacijos studento Isabella Cotta Galvão, pirmosios straipsnio autorės indėlį.