Үхлийн цаг: Илүү нарийвчлалтай байхын тулд шинэ технологи шаардлагатай

Мэдрэлийн доройтлыг судалдаг судлаачдын хувьд нейронуудын хувьд "үхлийн цаг"-ын нарийн тунхаглал байхгүй байгаа нь эсийн үхэлд хүргэдэг хүчин зүйлийг тодорхойлох, хөгшрөлтийн эсийг үхэхээс аврах эмийг илрүүлэхэд хэцүү болгодог.              

Одоо Гладстоны хүрээлэнгийн судлаачид нэгэн зэрэг олон мянган эсийг хянаж, бүлгийн аль ч эсийн үхлийн яг тодорхой мөчийг тодорхойлох шинэ технологийг боловсруулжээ. Багийнхан Nature Communications сэтгүүлд хэвлэгдсэн нийтлэлдээ энэ арга нь мэрэгч амьтад, хүний ​​эс, түүнчлэн амьд тахө загасны дотор ажилладаг бөгөөд хэдэн долоо хоногоос хэдэн сарын хугацаанд эсийг дагаж мөрдөхөд ашиглаж болохыг харуулсан.

Гладстоун дахь Систем ба эмчилгээний төвийн захирал, шинэ судалгааны ахлах зохиолч Стив Финкбейнер, Анагаах ухааны доктор, доктор Стив Финкбейнер "Нас барах цагийг нарийн тогтоох нь мэдрэлийн дегенератив өвчний шалтгаан, үр дагаврыг арилгахад маш чухал юм." "Энэ нь эсийн үхлийг шууд үүсгэж буй хүчин зүйлс, аль нь тохиолдлын, аль нь үхлийг удаашруулж буй даван туулах механизм байж болохыг олж мэдэх боломжийг бидэнд олгодог."

"Science Advances" сэтгүүлд нийтлэгдсэн дагалдах нийтлэлдээ судлаачид эсийн мэдрэгч технологийг машин сургалтын арга барилтай хослуулж, компьютерт амьд болон үхсэн эсийг хүнээс 100 дахин хурдан, илүү нарийвчлалтай ялгахыг заажээ.

Финкбейнерийн шинжлэх ухааны хөтөлбөрийн удирдагч, доктор Жереми Линсли "Ийм төрлийн өгөгдлийг гараар задлан шинжлэхэд коллежийн оюутнууд хэдэн сар зарцуулсан бөгөөд бидний шинэ систем бараг агшин зуур ажилладаг—энэ нь микроскопоор шинэ зураг авахаас ч илүү хурдан ажилладаг" гэж хэлэв. лаборатори болон шинэ нийтлэлийн анхны зохиогч.

Хуучин мэдрэгчийг шинэ заль мэхийг заах

Шалтгаан, механизмаас үл хамааран эсүүд үхэх үед эцэст нь хуваагдаж, мембран нь доройтдог. Гэвч энэхүү доройтлын үйл явц нь цаг хугацаа шаарддаг бөгөөд эрдэмтэд удаан хугацаанд үйл ажиллагаагаа зогсоосон, өвчтэй, үхэж буй эс, эрүүл эсийг ялгахад хэцүү болгодог.

Судлаачид ихэвчлэн флюресцент шошго эсвэл будагч бодис ашиглан өвчтэй эсийг цаг хугацааны явцад микроскопоор ажиглаж, энэ доройтлын үйл явцын хаана байгааг оношлохыг оролддог. Үхсэн эсийг амьд эсээс ялгахын тулд олон индикатор будагч бодис, толбо, шошго боловсруулсан боловч тэдгээр нь бүдгэрэхээсээ өмнө богино хугацаанд л үйлчилдэг ба түрхэхэд эсэд хортой нөлөө үзүүлдэг.

Линсли хэлэхдээ: "Бид хэдхэн цаг биш бүхэл бүтэн эсийн насан туршдаа үргэлжилдэг индикаторыг үнэхээр хүсч байсан бөгөөд эс үхсэний дараа л тодорхой дохио өгдөг" гэж Линсли хэлэв.

Линсли, Финкбейнер болон тэдний хамтрагчид эсийн доторх кальцийн түвшинг хянах зориулалттай кальцийн мэдрэгчийг хамтран сонгосон. Эс үхэж, мембран нь гоожиж байх үед нэг гаж нөлөө нь кальцийн харьцангуй бага агууламжтай эсийн усархаг цитозол руу кальци орж ирдэг.

Тиймээс Линсли кальцийн мэдрэгчийг цитозолд байхаар зохион бүтээж, кальцийн хэмжээ эсийн үхлийг илтгэх хэмжээнд хүрсэн үед л флюресцдэг. Генетикийн хувьд кодлогдсон үхлийн индикатор (GEDI, Оддын дайн дахь Жеди гэж нэрлэдэг) гэгддэг шинэ мэдрэгчийг ямар ч төрлийн эсэд суулгаж, эсийн бүхэл бүтэн амьдралын туршид эс амьд эсвэл үхсэн гэдгийг дохиолдог.

Дахин зохион бүтээсэн мэдрэгчийг шалгахын тулд тус бүлэг нь GEDI агуулсан том мэдрэлийн эсүүдийг микроскопоор байрлуулсан. Зарим тохиолдолд мэдрэлийн доройтолд өртөмтгий, зарим нь хорт нэгдлүүдэд өртдөг сая гаруй эсийг нүдээр харсны дараа судлаачид GEDI мэдрэгч нь эсийн үхлийн бусад үзүүлэлтүүдээс хамаагүй илүү нарийвчлалтай болохыг тогтоожээ. идэвхжиж, эс амьд үлджээ. Түүгээр ч зогсохгүй, энэ нарийвчлалаас гадна GEDI нь эсийн үхлийг өмнөх аргуудаас эрт буюу эсийн үхлийн "буцах боломжгүй цэг"-д ойртсон үе шатанд илрүүлдэг бололтой.

"Энэ нь амьд болон үхсэн эсийг урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй байдлаар ялгах боломжийг олгодог" гэж Линсли хэлэв.

Суперхүний ​​үхлийг илрүүлэх

Линсли GEDI-ийн талаар өөрийн төрсөн дүү Дрю Линсли, Брауны их сургуулийн туслах профессор, биологийн том хэмжээний өгөгдөлд хиймэл оюун ухаан ашиглах чиглэлээр мэргэшсэн доктор, дурссан. Түүний ах судлаачдад мэдрэгчийг машин сургалтын арга барилтай хослуулан компьютерийн системийг зөвхөн эсийн хэлбэрт тулгуурлан амьд болон үхсэн тархины эсийг танихыг заахыг санал болгов.

Тус багийнхан шинэ мэдрэгчийн үр дүнг ижил мэдрэлийн эсүүд дээрх стандарт флюресценцийн өгөгдөлтэй нэгтгэж, үхэж буй эсүүд ямар харагддагтай холбоотой ердийн флюресценцийн хэв маягийг танихын тулд BO-CNN нэртэй компьютерийн загварыг заажээ. Энэ загвар нь хүний ​​ажиглагчийн хийж чадахаас 96 хувийн нарийвчлалтай, илүү сайн байсан бөгөөд амьд эсийг үхсэн эсийг ялгах өмнөх аргуудаас 100 дахин хурдан байсан гэж ах дүү Линсли харуулсан.

“Зарим төрлийн эсийн хувьд хүн эсийг амьд эсвэл үхсэн эсэхийг тодорхойлоход маш хэцүү байдаг ч бидний компьютерийн загвар GEDI-аас суралцсанаар бидний өмнө нь мэдээгүй байсан зургийн хэсгүүдэд үндэслэн тэдгээрийг ялгаж чадсан юм. Амьд болон үхсэн эсийг ялгахад тустай байсан" гэж Жереми Линсли хэлэв.

GEDI болон BO-CNN аль аль нь одоо судлаачдад тархины эсүүд хэзээ, хаана үхдэгийг олж мэдэхийн тулд шинэ, өндөр хүчин чадалтай судалгаа хийх боломжийг олгох бөгөөд энэ нь зарим хамгийн чухал өвчний төгсгөлийн цэг юм. Тэд мөн мэдрэлийн эсийн үхлийг хойшлуулах, эсхүл мэдрэлийн эсийн үхэлд хүргэхээс зайлсхийх чадвартай эмийг шалгаж болно. Эсвэл хорт хавдрын хувьд тэд өвчтэй эсийн үхлийг түргэсгэх эмийг хайж болно.

Финкбейнер хэлэхдээ "Эдгээр технологи нь үхэл хаана, хэзээ, яагаад эсэд тохиолддогийг ойлгох чадварыг өөрчлөхөд тусалдаг." "Бид анх удаа роботын тусламжтайгаар микроскопийн дэвшлийн хурд, хэмжүүрийг ашиглан эсийн үхлийг илүү нарийвчлалтай илрүүлж, үхэх мөчөөс өмнө үүнийг хийж чадна. Энэ нь өнөөг хүртэл эдгэршгүй байсан мэдрэлийн дегенератив олон өвчнийг илүү нарийн эмчлэхэд хүргэнэ гэж найдаж байна."