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Las ayudas de la aproximación del aprendizaje de máquina estudian el hipotálamo humano en el nivel unicelular

Los organoids del cerebro humano son plataformas notables para modelar características del revelado y de las enfermedades del cerebro humano.

El edificio en los métodos para generar organoids para modelar diversas regiones del cerebro tales como la corteza y el midbrain, investigadores en la Facultad de Medicina de Perelman en la Universidad de Pensilvania ha generado los primeros organoids del núcleo arqueado (ARCO), una estructura esencial en el hipotálamo que envía señales del hambre y de aserrar al hilo por completo. Esta pieza del hipotálamo exhibe una cantidad enorme de diversidad de la célula, y es lejos más compleja que las partes previamente modeladas del cerebro.

En un papel publicó hoy en la célula madre de la célula, investigadores en el parte de Penn que generaba los organoids arqueados (Arcos) ese modelo el ARCO del hipotálamo. Los estudios anteriores han generado 2.os hipotalámico-como las neuronas y los organoids hipotalámicos 3D de las células madres pluripotent inducidas ser humano (iPSCs). Sin embargo, ningunos protocolos existieron previamente para generar organoids núcleo-específicos del hipotálamo.

Los investigadores aplicaron una aproximación del aprendizaje de máquina y utilizaron datos publicados del ratón para predecir las poblaciones del ARCO en el hipotálamo humano en el nivel unicelular. Los investigadores entonces compararon atados individuales de células del grupo de datos de ARCO con las células humanas previstas del ARCO en el hipotálamo humano neonatal. Usando esta aproximación, determinaron que el tipo muy similar diversidad y firmas moleculares de la célula de la pieza de convicción de Arcos a los de arcos humanos.

Este modelo ofrece oportunidades de examinar el revelado fetal humano previamente inaccesible del núcleo arqueado hipotalámico. Por primera vez, tenemos un atlas de la célula pulsamos hacia adentro el hipotálamo humano, que será una heliografía más lejos a entender el revelado de los desordenes del cerebro, tales como ciertas causas de la obesidad y del autismo.”

el Guo-li Ming, Doctor en Medicina, doctorado, estudia el autor y al profesor mayores de la neurología, Facultad de Medicina, Universidad de Pensilvania

Conocer que una disfunción dentro del hipotálamo puede llevar a los desordenes tales como síndrome de Prader-Willi (PWS) - un desorden genético causó por una baja de la función de genes específicos en el cromosoma 15, en el cual los pacientes hacen constante hambrientos, a menudo llevando a la obesidad y a otras complicaciones - los iPSCs generados investigadores a partir de dos pacientes con las mutaciones genéticas sabidas que causan PWS, y utilizado ésos para derivar Arcos.

Mostraron que Arcos derivó de pacientes con PWS mantiene firmas paciente-específicas de la enfermedad y del gen. Por ejemplo, uno de los tipos de la célula dentro del ARCO es responsable de regular la reacción del leptin, que regula la toma de comida, y se sabe que este camino funciona incorrectamente en pacientes con PWS.

Los investigadores encontraron que de hecho hay también una disfunción en la reacción del leptin y los caminos de la transmisión de señales en el PWS ARCO, sugiriendo que no sólo puede el Arcos recapitular únicos núcleos en términos de su tipo diversidad y firmas moleculares de la célula, pero el Arcos paciente-derivado puede recapitular ciertas firmas de la enfermedad.

“Nuestro estudio ofrece un escalable, eficiente, y el protocolo robusto para generar los organoids Arco-específicos, que se pueden utilizar para modelar procesos de desarrollo hipotalámicos tempranos y enfermedades de cerebro relacionadas,” Ming dice. “Observo adelante a los estudios futuros con una cohorte más grande de los donantes del síndrome de Prader-Willi para ayudarnos a mejorar PWS modelo en Arcos y a entender más lejos la patología potencial del desorden en los niveles celulares y moleculares.”

Source:
Journal reference:

Huang, W-K., et al. (2021) Generation of hypothalamic arcuate organoids from human induced pluripotent stem cells. Cell Stem Cell. doi.org/10.1016/j.stem.2021.04.006.