يشير أطلس الخلايا الجديد إلى الأمل في علاج ضعف البصر المرتبط بالعمر

ملخص: أنشأ الباحثون “أطلس خلايا” للعين البشرية يمكن أن يحدث ثورة في علاج الأمراض المسببة للعمى مثل الجلوكوما والضمور البقعي. يحدد الأطلس ما يقرب من 160 نوعًا من الخلايا الفردية في أنظمة العين المختلفة، ويحدد الجينات التي يعبر عنها كل نوع من الخلايا.

تمهد الدراسة الطريق لمزيد من العلاجات الجينية المستهدفة من خلال إظهار مكان تنشيط الجينات المرتبطة بالمرض. بالإضافة إلى التطبيقات السريرية، يقدم الأطلس نظرة ثاقبة للتطور المعقد للرؤية البشرية.

مفتاح الحقائق:

1. قام الفريق، بقيادة عالم الأعصاب جوشوا سانز، بفهرسة ما يقرب من 160 نوعًا من الخلايا في جميع أنحاء العين البشرية، من الشبكية إلى العصب البصري.
2. وباستخدام تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA) أحادي الخلية، يرسم الأطلس خريطة للتعبير عن أكثر من 180 جينًا مرتبطًا بالجلوكوما، وهو السبب الرئيسي للعمى في جميع أنحاء العالم.
3. قام البحث بتحليل 151000 خلية منفردة ويمكن أن يفيد علاجات العمى وفهمنا لتطور الرؤية.

مصدر: هارفارد

يسبب الجلوكوما والضمور البقعي العمى لملايين الأشخاص كل عام. لقد تورطت مئات الجينات في القابلية للإصابة بالأمراض، وغالباً ما تكون مثل هذه الجينات هي نقطة البداية للعلاجات التي تمنع العمى أو تعكسه. ولكن ليس من الواضح دائمًا أين ومتى ولماذا يتم التعبير عن هذه الجينات في جميع أنحاء النظام البصري.

في ذروة أكثر من عقد من البحث، أكمل علماء جامعة هارفارد تحليلاً شاملاً لا ينير الطريق نحو علاج جيني أفضل وأكثر استهدافاً للعمى فحسب، بل يلهم أيضاً تقديراً جديداً للتعقيد الهائل للرؤية البشرية.

قام الفريق، بقيادة عالم الأحياء العصبية جوشوا سانز، بتجميع قائمة كاملة لما يقرب من 160 نوعًا من الخلايا الموجودة في جميع هياكل العين البشرية، بالإضافة إلى الجينات التي يعبر عنها كل نوع من الخلايا.

يصفون النتائج التي توصلوا إليها في مجلة Cell Atlas of the Human Eye وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

وقال سانز: “يمكن استخدام الأطلس الخاص بنا لتقييم أنواع الخلايا التي تعبر عن الجينات المرتبطة بالمرض، وبالتالي اقتراح طرق لتصميم استراتيجيات علاجية فعالة”.

جيف سي. كان سانز، أستاذ علم الأحياء الجزيئي والخلوي والمدير المؤسس لمركز علوم الدماغ بجامعة هارفارد، مهتمًا بكيفية تشكل الدوائر العصبية المعقدة في دماغ الثدييات، وخاصة في شبكية العين العصبية في الجزء الخلفي من العين. ويعمل كجزء من الكاميرا وجزء من معالج الرسومات. معظم العمى الذي لا رجعة فيه ينتج عن مرض الشبكية.

وقال إن شبكية العين هي جزء سهل نسبيا من الدماغ لأنها تقع خارج الجمجمة، “ويمكنك دراستها دون حفر أي ثقوب”.

منذ 10 سنوات، بدأ سانز وزملاؤه في استخدام تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA) لخلية واحدة لتحديد الجينات التي يتم التعبير عنها في وقت واحد في آلاف خلايا الشبكية.

سمحت التكنولوجيا الجديدة آنذاك، إلى جانب الاتصالات الحيوية القوية بشكل متزايد، بفهرسة خلايا الشبكية العصبية من خلال نسخ الحمض النووي الريبي (RNA)، وهي المعلومات الفريدة التي يمكن قراءتها في كل خلية أثناء نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي (RNA).

مستوحاة من التسبب في العمى، بدأ سانز في استخدام تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA) لتحليل ليس فقط خلايا شبكية العين، ولكن العين البشرية بأكملها، بما في ذلك الهياكل المحيطة مثل القرنية والقزحية والعصب البصري. العديد من هذه الهياكل متورطة في فقدان البصر.

وفي الدراسة الجديدة، قام الفريق بتحليل 151000 خلية منفردة، بما في ذلك العصب البصري، ورأس العصب البصري، والصلبة، والظهارة الصبغية للشبكية.

وفي المجمل، حددوا ما يقرب من 160 نوعًا من الخلايا. بعضها خاص بهياكل مثل العدسة أو شبكية العين، بينما البعض الآخر مشترك بين العديد من الهياكل. ويخلق تحليلهم خريطة لأنواع الخلايا التي تعبر عن الجينات، والأهم من ذلك، أين يتم التعبير عن الجينات.

وكنقطة مرجعية، استخدموا الأطلس الخاص بهم لرسم خريطة للتعبير عن أكثر من 180 جينًا مرتبطًا بمرض الجلوكوما، وهو السبب الرئيسي للعمى في جميع أنحاء العالم. لا يؤثر الجلوكوما على شبكية العين فحسب، بل يشمل أيضًا أنسجة العين الموجودة في الجزء الأمامي والخلفي من العين.

ووجد الباحثون أن الجينات المرتبطة بالجلوكوما تم التعبير عنها في عدة أنواع من الخلايا، بما في ذلك شبكية العين والشبكة التربيقية ورأس العصب البصري، وبعض الأماكن التي لم يتوقعوها، مثل الظهارة الصبغية للشبكية.

إن رسم خرائط التعبير الجيني عبر العين البشرية قد يساعد في علاج العمى، بينما يوفر أيضًا أدلة على تطور الرؤية البشرية. ولتحقيق هذه الغاية، استخدم مختبر Sans أيضًا تسلسل الحمض النووي الريبوزي الفردي لإنشاء أطالس الخلايا العصبية للرئيسيات والقوارض والأسماك والطيور وأنواع الحيوانات الأخرى.

ومن خلال مقارنة أنواع الخلايا المشتركة بين الأنواع، يمكن للباحثين التوصل إلى استنتاجات حول كيفية تصرف التطور بشكل تفضيلي لتشكيل تصميمات شبكية مختلفة.

حول أخبار أبحاث علم الوراثة وعلم الأعصاب البصري

مؤلف: آن ج. مانينغ
مصدر: هارفارد
اتصال: آن ج. مانينغ – هارفارد
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews

البحث الأصلي: وصول مغلق.
“التحليل النسخي للجزء الخلفي من العين يكمل أطلس خلايا العين البشرية“أبوصار مناورفيشاني وآخرون. بناس

ملخص

التحليل النسخي للجزء الخلفي من العين يكمل أطلس خلايا العين البشرية

على الرغم من أن الجهاز البصري يمتد عبر الدماغ، إلا أن معظم فقدان الرؤية يحدث بسبب عيوب في العين. عضوه المركزي هو العصب الشبكي، الذي يستشعر الضوء، ويعالج الإشارات البصرية وينقلها إلى بقية الدماغ عبر العصب البصري (ON). يحيط بالشبكية العديد من الهياكل الأخرى التي تنقسم عادةً إلى أجزاء أمامية وخلفية.

هنا، استخدمنا تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي نوكلياز عالي الإنتاجية (snRNA-seq) في: ON، ورأس العصب البصري (ONH)، والصلبة الطرفية، والصلبة المحيطة بالحليمة (PPS)، والمشيمية، وظهارة الصباغ الشبكية (RPE). ترتبط العيوب في كل من هذه الأنسجة بأمراض المسببة للعمى، على سبيل المثال، الجلوكوما (ONH وPPS)، والتهاب العصب البصري (ON)، والتهاب الشبكية الصباغي (RPE)، والضمور البقعي المرتبط بالعمر (RPE والمشيمية).

من حوالي 151000 نواة مفردة، حددنا 37 نوعًا من الخلايا المتميزة نسبيًا، بما في ذلك عدة أنواع من الخلايا النجمية، والخلايا قليلة التغصن، والخلايا الليفية، والخلايا البطانية الوعائية.

كشفت تحليلاتنا عن التوزيع التفاضلي لعدة أنواع من الخلايا بين الهياكل المتميزة.

جنبا إلى جنب مع تحليلاتنا السابقة للجزء الأمامي وشبكية العين، فإن البيانات المقدمة هنا تكمل أطلس الخلايا “الإصدار 1” للعين البشرية.

استخدمنا هذا الأطلس لرسم خريطة للتعبير عن أكثر من 180 جينًا مرتبطًا بخطر الإصابة بالجلوكوما، ويغطي أنسجة العين في كل من الجزأين الأمامي والخلفي والشبكية العصبية.

ويمكن استخدام طرق مماثلة لدراسة العديد من أمراض العيون الإضافية، والتي لا يمكن علاج الكثير منها حاليًا.