• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Nowa metoda otwiera drogę do czulszej i precyzyjniejszej diagnostyki

    14.04.2010. 17:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Naukowcy ze Szwecji, których badania są finansowane ze środków unijnych, opracowali nową metodę badania zmienności genetycznej bezpośrednio w pojedynczych komórkach i tkankach. Ich odkrycia, opublikowane w czasopiśmie Nature Methods, dostarczają nowych, wartościowych informacji na temat ekspresji genów człowieka, które mogą istotnie przyczynić się do udoskonalenia testów diagnostycznych.

    Nowa metoda jest owocem prac prowadzonych w ramach dwóch projektów finansowanych ze środków unijnych: COMICS (Technika "comet assay" i matryca komórek typu "cell array" do szybkiego i sprawnego testowania genotoksyczności), który otrzymał 3,2 mln EUR z tematu "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" Szóstego Programu Ramowego (6PR), aby opracować niezawodne sposoby testowania wpływu chemikaliów na materiał genetyczny człowieka bez uciekania się do doświadczeń na zwierzętach oraz READNA (Rewolucyjne podejścia i urządzenia do analizy kwasów nukleinowych), dofinansowany na kwotę 12 mln EUR z tematu "Zdrowie" Siódmego Programu Ramowego (7PR), aby zrewolucjonizować metody analizy kwasów nukleinowych.

    Genotoksyczne chemikalia zakłócają normalny proces naprawy DNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego) i mogą stwarzać zagrożenie nowotworem u człowieka. Niezawodne testy o wysokiej czułości badające oddziaływanie tych związków chemicznych są pilnie poszukiwane, gdyż obecne metody pozwalają jedynie na analizę dużych grup komórek, są czasochłonne i podatne na błędy.

    Według wyników nowych badań, prowadzonych pod kierunkiem dr Matsa Nilssona z Uniwersytetu w Uppsali w Szwecji, istniejące testy nie są wystarczająco czułe - molekuły w rzadkich komórkach mogą z łatwością uniknąć wykrycia, a do tego nie ma możliwości stwierdzenia, z jakich komórek pochodzą molekuły wykryte. To stanowi poważną przeszkodę na przykład w testach diagnostycznych nowotworów, gdyż te są zbudowane z mieszaniny komórek zdrowych i nowotworowych. Zdaniem autorów, z tego powodu nowe testy o jednomolekułowej czułości są nieodzowne.

    Opierając się na wcześniejszych metodach opracowanych przez ten sam zespół, naukowcy byli w stanie przekształcić matrycowe RNA (mRNA) w typ molekuły DNA, którą można wykryć za pomocą fluorescencyjnych sond nazwanych "padlock probes", które przyczepiają się do DNA po hybrydyzacji, umożliwiając badanie naprawy DNA na poziomie molekularnym w poszczególnych komórkach.

    "Metoda umożliwia nam badanie procesów biologicznych w pojedynczych komórkach w odróżnieniu od średnich stanów dużej liczby komórek" - wyjaśnia dr Nilsson.

    Większość testów przynosi rezultaty, które odzwierciedlają średni wyniki dla dużej liczby komórek w danej próbce, a sygnały wskazujące na funkcjonowanie drobnej mniejszości komórek mogą zostać zagłuszone przez wyniki wygenerowane przez komórki przeważające liczebnie. Sondy typu "padlock probes" mogą wzmocnić sygnały mniejszości, umożliwiając bezpośrednią identyfikację zmienności genetycznej na poziomie mRNA (matrycowego kwasu rybonukleinowego) (w molekułach wytwarzanych przez aktywne geny) w komórkach wykorzystanych w preparatach mikroskopowych. Ma to olbrzymie znaczenie dla badań tkanki nowotworowej.

    Nowa metoda otwiera również przed naukowcami drzwi do badania oddziaływania wariantów genetycznych na różne typy komórek i tkanek, ponieważ sondy można wykorzystywać do rozróżniania podobnych sekwencji genetycznych.

    "Znalezienie przysłowiowej igły w stogu siana powinno być teraz możliwe" - mówi dr Nilsson. "To powinno przełożyć się na znacznie więcej czułych i precyzyjnych metod diagnostycznych, zwiększając szanse pacjentów na leczenie, jakiego potrzebują."

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Komórki iPS (ang. iPSC – induced pluripotent stem cells) – rodzaj pluripotencjalnych komórek macierzystych, które zostały sztucznie otrzymane z nie-pluripotentnych komórek (przeważnie komórek somatycznych dorosłego człowieka) przez wymuszenie ekspresji odpowiednich genów w tych komórkach. Metagenomika - bezpośrednie klonowanie, sekwencjonowanie i funkcjonalna analiza materiału ekologicznego izolowanego z różnych nisz ekologicznych.
    W jej skład wchodzi pięć etapów:
    1. Izolacja DNA. Próbka jest pobierana z naturalnego środowiska flory bakteryjnej, zawiera różne typy mikroorganizmów. Komórki bakterii mogą być otwierane za pomocą metod chemicznych, na przykład silnie zasadowe warunki, lub za pomocą metod fizycznych, np. sonifikacja.
    2. Cięcie na mniejsze fragmenty przy pomocy enzymów restrykcyjnych i wklonowanie w wektory.
    3. Wprowadzenie wektorów z insertem z DNA do modelowego organizmu, najczęściej jest to E. coli.
    4. Hodowla komórek na selektywnych mediach. Każda komórka jest początkiem dla kolonii komórek powstałych wskutek podziałów tej pierwszej.
    5. Analiza DNA z metagenomowych bibliotek. Terapia komórkowa - rozwijająca się w medycynie gałąź terapii, polegająca na wykorzystaniu ludzkich komórek do regeneracji uszkodzonych tkanek lub narządów pacjenta. Komórki te mogą pochodzić z tego samego pacjenta, lub od dawcy. Metoda ta różni się od przeszczepów tym, że korzysta się w niej nie z całych narządów lub tkanek, ale z wyizolowanych, oczyszczonych i czasem zmodyfikowanych komórek. Do terapii komórkowej często stosuje się komórki macierzyste lub progenitorowe, które posiadają wewnętrzny potencjał regeneracji uszkodzonych tkanek. Przykładowo, ostatnio pojawia się coraz więcej doniesień o skutecznym wykorzystaniu komórek macierzystych pochodzących ze szpiku kostnego do regeneracji mięśnia sercowego po zawale.

    Tkanki roślinne – zespoły komórek o podobnej budowie, określonych czynnościach i wspólnym pochodzeniu występujące u roślin. Niektóre tkanki tworzone są przez zespoły komórek jednego typu, są to tkanki jednorodne lub proste. Większość tkanek roślinnych składa się z komórek kilku typów, są to tkanki niejednorodne lub złożone. Geny kodujące białka mechanizmów naprawy DNA człowieka: DNA komórki jest stale narażone na czynniki uszkadzające. Sprawnie działające mechanizmy naprawy DNA funkcjonują w komórkach organizmów zarówno prokariotycznych jak i eukariotycznych. Badania genomu ludzkiego pozwoliły zidentyfikować szereg genów kodujących białka biorące udział w różnorodnych mechanizmach naprawy DNA. Poznano dotąd ponad 130 genów o takiej, udowodnionej lub prawdopodobnej, funkcji. Nowe geny naprawy DNA są ciągle odkrywane dzięki badaniom porównawczym sekwencji genów człowieka i homologów tych genów u organizmów modelowych, takich jak E. coli i S. cerevisiae. Badania te mają znaczenie dla medycyny, ponieważ do tej pory zidentyfikowano już kilkanaście chorób, w których patogenezie mają udział niesprawne mechanizmy naprawy DNA.

    Anaplazja – brak zróżnicowania lub proces odróżnicowania się komórek, powstawanie z komórek zróżnicowanych nowych pokoleń komórek o coraz to mniejszym stopniu zróżnicowania albo też zatrzymanie różnicowania (dojrzewania) komórki wraz z zachowaną zdolnością do mnożenia się. Charakterystyczna dla nowotworów złośliwych. Obecnie uważa się, że raczej nowotwory powstają z komórek macierzystych niż że dochodzi do procesu odróżnicowania. Rozrodczak zarodkowy, gonadoblastoma (łac. gonadoblastoma) – guz nowotworowy, najczęściej powstający w dysgenetycznych gonadach u osób z fenotypowymi zaburzeniami płci. Zbudowany jest z dwóch komponentów: dużych komórek, podobnych do komórek nasieniaka albo rozrodczaka, i małych komórek, podobnych do komórek Sertolego i komórek warstwy ziarnistej. Leczenie polega na usunięciu chirurgicznym całej gonady, ponieważ na podłożu gonadoblastoma często rozwijają się złośliwe guzy germinalne.

    LCM - (ang. Laser Capture Microdissection) Laserowe Pozyskiwanie Mikroskrawków. Metoda pozwalająca na pozyskanie wybranych komórek z fragmentu tkanki. Charakterystyczną cechą metody jest termoplastyczna błona umieszczona nad/pod preparatem, po zwizualizowaniu tkanki pod mikroskopem i rozpoznaniu interesujących nas komórek, za pomocą lasera IR (infra red - podczerwony) następuje zmiękczenie błony, a następnie złączenie jej z komórkami tkanki. Metoda LCM została opracowana w 1996 roku w laboratoriach NIH (ang. National Health Institute) przez Michaela R. Emmert-Bucka i współpracowników. Pierwsza publikacja na ten temat pojawiła się w 1996 w listopadowym wydaniu Science Magazine (dokładnie: vol. 274, 8 Nov, 1996, strony 998-1001). Superowulacja - uwolnienie w jednym czasie kilku (kilkunastu) komórek jajowych z pękniętych dojrzałych pęcherzyków jajnikowych. Superowulacja może być procesem naturalnym bądź stymulowanym przez człowieka. Stosowana u samic dawczyń komórek jajowych w technice przenoszenia zarodków, w wyniku czego można znacznie zwiększyć liczbę potomstwa zwierząt o pożądanych cechach.

    Komórki pochew okołowiązkowych, mezofil wieńcowy – grupa komórek otaczających wiązki przewodzące w liściach. Komórki te mogą być różnie określane u różnych gatunków roślin. Określenia komórki pochew okołowiązkowych jako pierwszy użył Esau (1953). Grupa komórek tworzących pochwy okołowiązkowe zostały najlepiej poznane u roślin o fotosyntezie C4, szczególnie u kukurydzy. Komórki pochew okołowiązkowych roślin C4 posiadają grubą ścianę komórkową często wysyconą suberyną. W ścianie komórkowej znajdują się liczne plazmodesmy umożliwiające wymianę substancji z innymi komórkami liścia. Gruba ściana komórkowa stanowi barierę chroniąca przed utratą CO2 wytwarzanego w komórkach pochew okołowiązkowych podczas rozkładu związków czterowęglowych (jabłczan, asparaginian). W liściach roślin C4 tylko komórki pochew okołowiązkowych sa zdolne do przeprowadzania cyklu Calvina. Dodatkową cechą charakterystyczną tych komórek u części roślin C4 są chloroplasty zawierające jedynie tylakoidy stromy, a pozbawione tylakoidów gran. Znane są mutacje u kukurydzy – bsd1 i bsd2, które powodują nieprawidłowy rozwój komórek pochew okołowiązkowych.

    Barwienie przyżyciowe – barwienie żywych komórek, lub tkanek barwnikami, które nie są dla nich toksyczne. Barwienie to umożliwia badanie struktury żywych komórek oraz obserwację dynamicznych procesów w nich zachodzących, unikając zaburzeń spowodowanych śmiercią komórek i procesami po niej następującymi.

    Datowanie optyczne – datowanie metodą Optycznie Stymulowanej Luminescencji (OSL), należące do grupy luminescencyjnych metod datowania bezwzględnego, stosowanych w geologii i archeologii. Jako pierwsza była wykorzystywana metoda termoluminescencji (TL), która obecnie, używana coraz rzadziej, jest wypierana przez nowocześniejszą metodę OSL. Zasadnicza różnica między metodami TL a OSL polega na zastąpieniu stymulacji termicznej (TL) przez stymulację optyczną (OSL). Przewaga datowania osadów geologicznych metodą OSL opiera się na wykorzystaniu tego samego czynnika – światła – zarówno do zerowania, jak i do stymulacji (wyzwolenia) sygnału luminescencji, wykorzystywanego tutaj jako miara upływu czasu. Dzięki temu, założenia metodologiczne datowania metodą OSL są bliższe naturalnym warunkom powstawania osadów geologicznych, sprzyjających wygaszaniu luminescencji przez światło dzienne w czasie transportu i depozycji osadu. Ponadto, protokoły pomiarowe OSL (m.in.: pojedynczych porcji i pojedynczych ziaren) są bardziej elastyczne i mniej podatne na zaburzenia (np. zmiany czułości) niż w przypadku metody TL. W obu metodach do datowania wykorzystuje się sygnały powszechnie występujących minerałów, m.in. takich jak kwarc i skalenie. Zakres metody OSL sięga od kilku do kilkuset tysięcy lat, a niepewność określonego wieku mieści się w zakresie od około jednego do kilkunastu procent. Przewagi metody OSL nad TL są wykorzystywane nie tylko w datowaniu, ale również w bardziej ogólnej gałęzi nauki jaką jest dozymetria. Komórki satelitarne – komórki macierzyste mięśni szkieletowych. Powstają z mioblastów, które nie zlały się do roboczych komórek mięśniowych, lecz ściśle do nich przylegają. U dorosłego człowieka ich jądra stanowią ok. 5% jąder komórek mięśniowych. Uaktywniają się przy uszkodzeniu lub trenowaniu mięśnia, prowadząc do regeneracji lub przerostu komórek mięśniowych. W warunkach doświadczalnych udaje się je różnicować do innych komórek niż mięśniowe.

    Transaction Processing Performance Council (TPC) jest organizacją typu non-profit założoną w 1985 w celu zdefiniowania testów wydajnościowych w dziedzinie przetwarzania danych. Organizacja ta publikuje wyniki testów, które dzięki dobrze zdefiniowanej metodyce są uważane za obiektywne i weryfikowalne. Wyniki testów TPC są powszechnie stosowane dla porównywania wydajności systemów przetwarzania danych. Specyficzną cechą tych testów jest podawanie wyników, nie tylko w ilości transakcji w jednostce czasu, ale też obliczanie kosztu pojedynczych transakcji bazując na cenie katalogowej użytego systemu. Testy wydajnościowe TPC są stale rozwijane by uzyskać wyniki w sytuacjach zbliżonych do tych, w jakich pracują systemy podczas komercyjnego stosowania przez organizacje zajmujące się przetwarzaniem danych. Stąd na przykład wprowadzenie testów w podziale według kategorii "wielkość bazy danych", gdy eksperci stwierdzili, że liczba rekordów w bazie danych może istotnie wpływać na uzyskiwane wyniki wydajnościowe.

    Dodano: 14.04.2010. 17:12  


    Najnowsze