神经科学家开发了“元细胞”来推动与阿尔茨海默病的斗争

新过程揭示了新的治疗靶点的单细胞秘密。

加州大学尔湾分校

6月13日消息

加州大学尔湾分校（University of California – Irvine，UCI）的神经科学家研究了阿尔茨海默病背后的基因变化，开发出了一种制造“元细胞”（meta-cell）的过程，克服了研究单个细胞的挑战。他们的技术已经揭示了重要的新信息，可以用于研究全身的其他疾病。这种由 UCI 记忆障碍和神经障碍研究所（UCI MIND）的研究人员创造的元细胞的详细信息在线发表在《细胞报告方法》（Cell Reports Methods）杂志上。

研究于2023年6月12日发表在《Cell Reports Methods》杂志上

被称为转录组学（transcriptomics）的技术研究生物体内的 RNA 集，使科学家能够了解每个细胞的功能。然而，关于特定基因如何在单个细胞内工作的问题，即所谓的单细胞基因组学（single-cell genomics），尚未得到广泛研究。因此，目前仍难以确定哪些基因与疾病有关，哪些基因具有正常功能。

第一作者 Samuel Morabito 是 UCI 数学、计算和系统生物学项目的研究生研究员，他说：“挑战在于单个细胞不包含太多的 RNA。这种稀缺性使得研究变得困难。即使有基因存在，技术也可能会遗漏它。”

然而，单细胞基因组学是寻找疾病预防和治疗的有力工具。

“如果我们知道基因过程正在降解细胞，我们就可能进行干预，”该研究的主要作者、UCI 神经生物学和行为学助理教授 Vivek Swarup 说，“我们可以设计出治疗方法，针对数百个基因来阻止疾病的发展。”

UCI神经生物学和行为学助理教授Vivek Swarup领导的研究小组开发了一种创造“元细胞”的新方法，这将促进对单个细胞内基因过程的理解

研究小组现在想出了一种消除障碍的方法。“在对单个细胞的研究中，我们寻找其他在转录组学方面最相似的细胞，” Swarup 说，“通过平均取 50 个这样的细胞，我们开发了一个代表单个细胞但没有稀缺问题的元细胞。”

这种名为 hdWGCNA 的新方法改进了一种名为 RNA 批量测序的方法，这种方法被广泛应用，但不能处理单细胞基因组。研究人员利用他们实验室自己的数据和其他两项已发表研究的信息设计了这一过程。他们检测了小胶质细胞，这是大脑的主要免疫细胞，它携带着大多数常见的阿尔茨海默病遗传风险因素。他们的发现揭示了重要的见解和需要进一步研究的关键领域。

Swarup 说：“我们发现，区分正常工作的好的小胶质细胞和损害神经元的坏的小胶质细胞并不容易。正常大脑有好的小胶质细胞，但阿尔茨海默病患者的大部分小胶质细胞被改变为反应性小胶质细胞。此外，阿尔茨海默病特有的坏的类型有不同的类型，我们发现了以前不知道的小胶质细胞状态。”

该团队计划下一步研究基因如何调节小胶质细胞，以及基因活性是否可以通过治疗来调节或停止。

当研究人员专注于神经系统疾病时，hdWGCNA 是一种多功能的计算方法，可以识别与特定疾病相关的基因表达模式和基因模块，无论涉及的器官或组织。

创立于1965年的加州大学尔湾分校

参考文献

Source：University of California - Irvine

UC Irvine neuroscientists develop ‘meta-cell’ to move Alzheimer’s fight forward

Reference：

Samuel Morabito et al, hdWGCNA identifies co-expression networks in high-dimensional transcriptomics data, Cell Reports Methods (2023). DOI: 10.1016/j.crmeth.2023.100498

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