高分辨率脊髓研究显示ALS进展

2019年12月28日10:47:47高分辨率脊髓研究显示ALS进展已关闭评论
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精确的实验首次揭示了Lou Gehrig病或肌萎缩性侧索硬化症(ALS)在遗传和细胞水平上的进展。这项工作为开发该疾病的潜在治疗方法开辟了新途径

精确的实验首次揭示了Lou Gehrig病或肌萎缩性侧索硬化症(ALS)在遗传和细胞水平上的进展。这项工作为开发该疾病的潜在治疗方法开辟了新途径,该疾病影响了全球约45万人。

纽约市熨斗研究所计算生物学中心的研究人员塔莫·艾约(TarmoÄijö)说:“这是对该病的全新见解。”“希望是找出导致ALS的原因,并在将来提出治疗方法。”

Äijö与纽约基因组中心的Silas Maniatis和纽约基因组中心的Sanja Vickovic,麻省理工学院和哈佛大学广泛研究所以及斯德哥尔摩的KTH皇家理工学院一起率先开展了这项研究。研究人员在4月5日的《科学》杂志上报告了他们的研究结果。

ALS是一种神经退行性疾病,会杀死负责自愿肌肉运动的大脑和脊髓神经元。这些神经元的丢失会导致肌肉无力,瘫痪并最终导致死亡。棒球传奇人物Lou Gehrig和天体物理学家Stephen Hawking都患有ALS。(2014年,ALS协会的“冰桶挑战”筹集了资金,并提高了公众对该疾病的认识;该协会支持了这项新研究。)

ALS的病因尚不清楚,尽管先前的研究确定了遗传因素起作用。科学家可以通过寻找该基因的信使RNA分子或mRNA来追踪给定基因是被激活还是被“表达”,该信使RNA分子是构建具有各种功能的蛋白质的蓝图。

实验局限性阻碍了人们更好地了解疾病过程中基因表达的变化。现有技术难以以最小的规模跟踪ALS的进展所需的高空间分辨率进行大量测量。

对于这项新研究,研究人员采用了Vickovic及其同事最近开发的一种创新方法。该方法包括将薄的组织样本放在载玻片上,每个载玻片上覆盖1,007个小斑点。每个斑点大约相当于尘螨的大小,并包含捕获mRNA的分子。然后将捕获的mRNA复制,并在副本中编码与载玻片上特定点相对应的独特遗传序列或“条形码”。这些条形码使研究人员能够立即分析所有斑点,并将每个mRNA分子仍链接到其原始斑点。

研究人员使用这些幻灯片从小鼠的1200个脊髓组织切片中收集了超过76,000个基因表达测量值。此外,研究人员从ALS患者捐赠的80个死后脊髓组织切片中进行了60,000多个基因表达测量。

小鼠样本包括该疾病进展中许多阶段的个体,从而使研究人员能够追踪一段时间内的基因表达。在人体样本中,研究人员比较了从脊柱两端收集的基因的表达。ALS症状通常首先出现在身体的某个部位,最终扩散并引起广泛的瘫痪。通过研究每位患者的两个脊髓位置,研究人员能够了解ALS病理学扩散所涉及的过程。

该团队现在已经进行了数以万计的测量,但是事实证明,分析数据具有​​挑战性。许多斑点几乎没有产生遗传信息,目前尚不清楚研究人员如何从他们产生的大量数据中提取可解释的信息。当Maniatis在Flatiron研究所举办的研讨会上介绍了初步工作时,涉及计算的挑战激起了Äijö的兴趣。