• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Coraz kameralniej - naukowcy bliżej pojedynczych komórek dzięki inteligentniejszej analizie

    26.07.2012. 15:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Czasami potrzebny jest bliski, bezpośredni kontakt, aby wyraźnie się czemuś przyjrzeć i w tym właśnie duchu biologowie i genetycy od dawna marzyli o możliwości zanalizowania profili genów na poziomie pojedynczej komórki, ale ze względu na ograniczenia dostępnej technologii musieli zadowolić się oglądaniem ich z większej odległości.

    Teraz zespół ze Szwecji i USA wykazuje, że nowa metoda sekwencjonowania genomu, zwana Smart-Seq, może pomóc naukowcom w przeprowadzaniu dogłębnych analiz pojedynczych komórek, które są istotne ze względów klinicznych.

    W artykule opublikowanym w Nature Biotechnology naukowcy zaprezentowali potencjalne zastosowania metody Smart-Seq, która pomoże naukowcom między innym lepiej zrozumieć zawiłości rozwoju nowotworów.

    Prace uzyskały wsparcie z finansowanego ze środków unijnych projektu SINGLE-CELL GENOMICS (Regulacja genetyczna pojedynczych komórek w różnicowaniu i pluripotencji), który otrzymał 1.654.383 EUR od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN).

    Autor raportu, dr Rickard Sandberg z Instytutu Badań Raka im. Ludwiga w Szwecji, zauważa: "Mimo iż nasze wyniki są wstępne, to wykazaliśmy, że można prowadzić badania nad pojedynczymi, istotnymi klinicznie, komórkami. Naukowcy specjalizujący się w onkologii będą teraz w stanie analizować komórki w sposób bardziej planowy, aby w przyszłości opracować lepsze metody diagnostyki i leczenia".

    W toku wcześniejszych badań wykazano, że często jeden gen daje początek kilku formom tego samego białka poprzez rozmaite konfiguracje bazujące na wycinaniu i wklejaniu swojej surowej kopii. Zjawisko to znane jest jako splicing i oznacza, że komórki z tej samej tkanki nie są tak jednorodne jak dotychczas sądzono.

    W ramach nowych badań poczyniono krok do przodu i opracowano metodę kompletnego mapowania ekspresji genów pojedynczych komórek. Wskazując, który gen jest aktywny, można obecnie precyzyjnie opisać i zbadać różnice w ekspresji genów między poszczególnymi komórkami tej samej tkanki.

    Dr Sandberg dodaje "Naukowcy od dawna czekali na taką metodę, niemniej ograniczenia techniczne utrudniały opracowanie wystarczająco czułej i solidnej metody. Metoda ta znajduje zastosowanie w kilku obszarach, między innymi w badaniach nad rakiem, gdzie można ją wykorzystać do analizy typów komórek, które tworzą guzy nowotworowe u poszczególnych pacjentów".

    Zespół badał komórki nowotworowe w układzie krwionośnym pacjenta cierpiącego na nawracającego czerniaka złośliwego. Po zidentyfikowaniu komórek nowotworowych na podstawie zwykłego badania krwi, zespół zastosował metodę Smart-Seq do zbadania ich ekspresji genów. Metoda pozwoliła wykazać, że komórki nowotworowe aktywowały istotne białka nabłonkowe, które - jak się uważa - są odpowiedzialne za zdolność tych komórek do wymykania się układowi monitorowania organizmu i rozprzestrzenianie się za pośrednictwem krwi bądź limfy.

    Głównym celem projektu SINGLE-CELL GENOMICS, którego realizacja potrwa do 2015 r., jest pogłębienie wiedzy o regulacji genów w czasie różnicowania in vivo oraz w komórkach pluripotencjalnych na podstawie badania pojedynczych, przedimplantacyjnych komórek zarodków myszy - systemu modelowego o naturalnym rozkładzie pojedynczej komórki oraz istotnym potencjale biologicznym i medycznym.

    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. Pluripotencja (pluripotencjalność) jest zdolnością pojedynczej komórki do zróżnicowania się w dowolny typ komórek somatycznych poza komórkami trofoblastu, które w późniejszych stadiach rozwoju tworzą łożysko. Z pluripotencjalnych komórek macierzystych pochodzących z najwcześniejszego stadium zarodka – 5-dniowej blastocysty biorą początek komórki wszystkich tkanek i narządów. Zaledwie 30-35 tych komórek, z których składa się węzeł zarodkowy blastocysty "gromadzi" instrukcje dla 100 bilionów (10) komórek tworzących ludzki organizm. Definicja intuicyjna:
    Automat komórkowy to system składający się z pojedynczych komórek, znajdujących się obok siebie. Ich układ przypomina szachownicę lub planszę do gry. Każda z komórek może przyjąć jeden ze stanów, przy czym liczba stanów jest skończona, ale dowolnie duża. Stan komórki zmieniany jest synchronicznie zgodnie z regułami mówiącymi, w jaki sposób nowy stan komórki zależy od jej obecnego stanu i stanu jej sąsiadów.

    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. Komórki NC (ang. Natural Cytotoxic cells – komórki naturalnie cytotoksyczne) – hipotetyczne i być może nieistniejące komórki, którym przypisuje się cytotoksyczność naturalną. Istnienie tych komórek opisano u myszy, u których wraz z wiekiem dochodzi do utraty aktywności komórek NK, ale jednocześnie wciąż istnieje grupa komórek, która wykazuje cytotoksyczność naturalną nie zanikającą w trakcie starzenia się . Nie posiadają one markerów różnicowania komórek NK , mają natomiast zdolność lizowania komórek nowotworowych i są pobudzane przez IL-2 i IL-3 . Komórki NC nie posiadają także cech właściwych limfocytom T, limfocytom B oraz makrofagom . W trakcie rozwoju osobniczego pojawiają się wcześnie - ich aktywność opisano już w 10-dniowych zarodkach mysich .

    Transkryptom jest to zestaw cząsteczek mRNA lub ogólniej transkryptów obecny w określonym momencie w komórce, grupie komórek lub organizmie. Transkryptom w przeciwieństwie do genomu jest tworem bardzo dynamicznym. Komórki w odpowiedzi na różne czynniki uruchamiają i wyłączają transkrypcję genów, zmieniając w ten sposób swój transkryptom. Często już kilka minut po zadziałaniu jakiegoś czynnika (np. stresu) na komórki można obserwować powstawanie transkryptów genów reakcji na ten czynnik. 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.

    Komórki NK (ang. Natural Killer – naturalni zabójcy) – główna grupa komórek układu odpornościowego odpowiedzialna za zjawisko naturalnej cytotoksyczności. Komórki NK zostały odkryte w latach 70. XX w. u osób zdrowych, wśród których nie spodziewano się odpowiedzi przeciwnowotworowej. Okazało się, że taka odpowiedź jednak występuje i jest silniejsza niż u osób chorych. Obok komórek NK za taki efekt odpowiadają hipotetyczne komórki NC. Ze względu na swoje właściwości komórki NK są zaliczane do komórek K. Efekt cytotoksyczny jest widoczny już po 4 godz. od kontaktu z antygenem i standardowo testuje się go na linii białaczkowej K562. Rakowe komórki macierzyste (ang. Cancer stem cells, CSCs) - to inicjalne, niezróżnicowane komórki rakowe (obecne w guzach i nowotworach układu krwiotwórczego), mające możliwość przekształcania się we wszystkie rodzaje komórek tworzących masę nowotworową.
    Jedna z teorii wyjaśniających proces nowotworzenia zakłada, że rakowe komórki macierzyste są prekursorami innych komórek nowotworowych i odgrywają kluczową rolę w powstawaniu raka. Komórki te, w przeciwieństwie do innych komórek rakowych, są rakotwórcze (same w sobie mają zdolność do wywoływania raka). Podejrzewa się, że CSCs są przyczyną występowania przerzutów i nawrotów choroby nowotworowej.

    Kalus, kallus, merystem przyranny – tkanka roślinna powstająca w miejscu zranienia rośliny najczęściej z okolicznych komórek tkanki miękiszowej. Jest to amorficzna masa komórek mająca zwykle postać białego nalotu. Komórki tworzone przez te merystemy powodują stopniowe zabliźnianie się i zarastanie ran. Komórki kallusa są zwykle większe od komórek tkanki macierzystej.

    Dodano: 26.07.2012. 15:49  


    Najnowsze