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Technique neuve de l'analyse génomique unicellulaire pour renverser le bureau d'études de tissu

Considérez la merveille de l'embryon. Il commence comme goutte des cellules identiques qui se déforment et fonctionnent pendant qu'ils se multiplient pour devenir les cellules de nos poumons, de muscles, de nerfs et de tous les autres tissus spécialisés du fuselage.

Maintenant, dans un exploit du bureau d'études inverse de tissu, les chercheurs de Stanford ont commencé à se démêler le codage génétique complexe qui permet à des cellules embryonnaires de proliférer et transformer en toutes les cellules spécialisées qui exécutent une myriade de différentes tâches biologiques.

Une équipe des chercheurs interdisciplinaires a pris des cellules de poumon des embryons des souris, choisissant des échantillons à différentes remarques dans le cycle de développement de la créature. Utilisant la technique neuve de l'analyse génomique unicellulaire, elles ont enregistré quels gènes étaient en activité en chaque cellule à chaque remarque. Bien qu'ils aient étudié des cellules de poumon, leur technique s'applique à n'importe quel type de cellule.

« Ceci présente un plan d'action pour que la façon fasse le bureau d'études inverse de tissu, » a dit le tremblement de Stephen, professeur de Lee Otterson dans l'école du bureau d'études et le chef de l'équipe de recherche.

Il a détaillé les expériences dans un papier de nature Co-écrit avec le repère Krasnow, un professeur des biochimies chez l'École de Médecine et le Tushar Desai de Stanford, un professeur adjoint de médicament pulmonaire et critique de soins chez Stanford.

Ils avaient l'habitude cette approche de décompilation pour étudier les cellules dans les alvéoles - les petites structures comme un ballon aux bouts des voies aériennes. Les alvéoles servent de stations d'accueil où les vaisseaux sanguins reçoivent l'oxygène et fournissent le dioxyde de carbone.

Barbara Treutlein, un chercheur post-doctoral dans le laboratoire du tremblement, avec Doug Brownfield, un chercheur post-doctoral dans le laboratoire de Krasnow, d'isolement 198 cellules de poumon des embryons de souris à trois étapes de gestation : 14,5 jours, 16,5 jours et 18,5 jours (des souris en moyenne sont portées à 20 jours). Ils ont également pris quelques cellules de poumon des souris adultes.

Ils avaient l'habitude des techniques enzymatiques normales pour dissoudre les protéines qui retiennent les cellules de poumon ensemble sous la forme de tissu, puis ont trié les types alvéolaires spécifiques de cellules qui étaient le centre de leur étude.

Leurs techniques plus neuves impliquées de prochaines opérations au coeur de leur procédé de décompilation.

Rappel comment les eyedroppers fonctionnent. Serrez le bulbe rachidien en caoutchouc pour évacuer l'air ; plongez-le dans une solution pour la remplir du liquide ; serrez le bulbe rachidien de nouveau pour expulser le liquide. Ces dernières années les chercheurs biologiste ont employé ces principes fondamentaux pour développer les dispositifs microfluidic d'une telle précision qu'ils peuvent aspirer une cellule hors de la solution et l'isoler dans une chambre pour étudier son matériel génétique.

Le laboratoire du tremblement a frayé un chemin l'utilisation des frites microfluidic d'étudier des cellules. Dans cette étude, elles ont utilisé les dispositifs microfluidic pour capter leurs 198 cellules de poumon témoin. Alors elles ont employé l'ordonnancement génomique unicellulaire pour mesurer quels gènes étaient en activité en chaque cellule à chaque fois.

Comment ont-ils traduit l'activité génomique dans une cellule ? Indiquez que l'ADN au noyau de chaque cellule contient le plein génome pour cet organisme. C'est pourquoi il est possible d'établir un organisme d'une cellule. Mais seulement certains de ces gènes sont en activité en n'importe quelle cellule donnée à un moment donné. C'est pourquoi les cellules de poumon sont différentes que des cellules de cheveu ; chaque cellule a un ensemble différent de gènes actifs dirigeant ses fonctionnements.

Les gènes dirigent l'activité cellulaire en effectuant ou la « expression » ARN messager ou ARNm. Chaque ARNm instruit la cellule effectuer une protéine particulière. Les cellules sont essentiellement un groupe de protéines de interaction. Par conséquent sachant quels ARNm sont des offres d'active par lentille dans le fonctionnement de cette cellule à la remarque quand il a été capté dans le dispositif microfluidic.

Utilisant ce procédé les chercheurs de Stanford ont indiqué pour la première fois avec précision que les gènes règlent le développement de ces cellules particulières de poumon à chaque opération le long de la route pour mûrir des alvéoles.

Une conclusion importante impliqué le développement de deux cellules importantes tape au bout des alvéoles, où le poumon contacte le sang pour exécuter l'échange de gaz qui nous maintient vivants.

Les cellules alvéolaires du type I sont les cellules les plus plates dans le fuselage. Les globules sanguins entrent au bassin à côté de elles pour livrer l'oxygène ou pour capter le dioxyde de carbone. La minceur de la cellule est indispensable à faciliter ce transfert de gaz.

Les cellules alvéolaires du type II sont compactes et semi-cubiques. Ils sécrètent des protéines pour maintenir les alvéoles de s'effondrer comme les ballons vides, afin de mettre à jour l'espace intérieur par dont l'oxygène et le dioxyde de carbone peuvent déménager.

Utilisant la génomique unicellulaire permise les chercheurs au désosser le processus de développement de montrer comment un type unique de cellules d'ancêtre provoque chacun des deux différentes, matures cellules alvéolaires.

Les chercheurs ont également capté des cellules dans le passage de l'ancêtre à la condition mature de cellules, gagnant des analyses essentielles dans le mécanisme de la différenciation cellulaire alvéolaire

Bien que cette étude se soit concentrée sur des cellules de poumon, la technique - captant différentes cellules à différentes étapes de développement embryonnaire et évaluant l'activité de gène par l'ordonnancement d'ARNm - peut être employé au désosser d'autres tissus.

En plus d'étudier le développement embryonnaire, la technique a pu être employée dans les réglages cliniques. Par exemple les chercheurs pourraient étudier des différences entre différentes cellules dans une tumeur, améliorant notre compréhension des étapes des cancers et aboutissant à améliorer, des traitements plus visés.

« Cette technologie représente un saut quantique vers l'avant dans notre capacité d'appréhender la pleine diversité de la cellule saisit une population donnée, y compris la rare qui pourrait avoir des fonctionnements spéciaux, » a dit Desai. « Puisqu'une caractérisation moléculaire complète de chaque type est réalisée, y compris les signes ils envoient et reçoivent, un instantané de la transmission entre différentes cellules également apparaîtra et peut proposer les objectifs thérapeutiques attrayants dans la maladie. »