از بین بردن نقاب “سلول های زامبی” در بافت پیر با بارکد مبتنی بر هوش مصنوعی | اخبار MIT

با افزایش سن، برخی از سلول‌های بدن ما وارد مرحله پیری می‌شوند، جایی که تقسیم نمی‌شوند اما نمی‌میرند. این سلول‌های پیر می‌توانند به اختلالات مرتبط با افزایش سن مانند سرطان، تحلیل بافت و بیماری‌های التهابی کمک کنند.

محققان MIT در پیشرفتی که می‌تواند به راه‌های بهتری برای تشخیص و درمان این بیماری‌ها منجر شود، روشی غیرتهاجمی برای شناسایی نشانگرهای زیستی پیری ایجاد کرده‌اند. روش آنها بر اساس میکروسکوپ رامان است که می تواند ترکیب بیوشیمیایی سلول ها را بدون آسیب رساندن به آنها آشکار کند.

با ترکیب میکروسکوپ رامان با داده‌های بیان ژن در وضوح تک سلولی از همان سلول‌ها، محققان توانستند «بارکد» منحصربه‌فردی را شناسایی کنند که می‌توان از آنها برای شناسایی سریع سلول‌های پیر استفاده کرد. این تحقیق روی سلول‌های موش انجام شد، اما محققان اکنون در حال کار بر روی تطبیق آن برای استفاده با بافت انسانی هستند.

جئون وونگ کانگ، محقق MIT و یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه، می‌گوید: «می‌توانید تصور کنید که روزی ممکن است ما یک آندوسکوپی بسازیم که بتواند درون بدن شما را بررسی کند و پیری سلولی را شناسایی کند.»

این تحقیق بخشی از یک ابتکار مؤسسه ملی سلامت به نام شبکه پیری سلولی است که به دنبال درک عمیق‌تری از پیری است به امید توسعه روش‌هایی که می‌توانند با برخی از اثرات آسیب‌رسان به بافت سلول‌های پیر مبارزه کنند.

پیتر سو، مدیر مرکز تحقیقات بیومدیکال لیزری MIT (LBCR) و استاد مهندسی بیولوژیکی و مکانیک در MIT، و جیان شو، استادیار بیمارستان عمومی ماساچوست (MGH) و دانشکده پزشکی هاروارد و عضو وابسته انستیتو براد و موسسه راگون، نیز نویسندگان ارشد این مقاله هستند که امروز در این مقاله منتشر می‌شود. پیری طبیعت. نویسندگان اصلی مقاله Ke Zhang، مدرس MGH و دانشکده پزشکی هاروارد هستند. Xinggjian Chen، یک عضو فوق دکتری در MGH و دانشکده پزشکی هاروارد. فرانچسکو مونتیکولو، فوق دکترای MGH و دانشکده پزشکی هاروارد؛ و سالواتوره سورنتینو، فوق دکترای MIT.

خصوصیات پیری

پیری سلولی اغلب توسط آسیب DNA ایجاد می شود و منجر به توقف غیرقابل برگشت چرخه سلولی می شود. این سلول‌ها نمی‌میرند، اما در شکل، فرآیندهای متابولیکی و نمایه‌های بیان ژن‌شان دچار تغییرات قابل‌توجهی می‌شوند.

سیستم ایمنی مسئول پاکسازی این «سلول‌های زامبی» است، اما با افزایش سن، این فرآیند کمتر مؤثر می‌شود. هنگامی که سلول های پیر انباشته می شوند، می توانند به افتادگی پوست، ضعف عضلانی و بیماری های مزمن مانند آرتروز و دیابت نوع 2 کمک کنند.

پیری سلولی نیز اثر مفیدی دارد و نقش مهمی در رشد جنین و بازسازی بافت دارد.

سو می گوید: «پیری فقط یک وضعیت پاتولوژیک نیست. ایده پشت شبکه پیری سلولی NIH اتخاذ رویکردی بسیار جامع برای درک پیری و شناسایی سلول‌های پیر است زیرا در بسیاری از شرایط فیزیولوژیکی طبیعی و بسیاری از شرایط پاتولوژیک نقش دارد.

دانشمندان قبلاً چندین نشانگر زیستی از جمله دو پروتئین به نام‌های p16 و p21 را شناسایی کرده‌اند که در توقف چرخه سلولی نقش دارند. با این حال، این پروتئین ها تنها با استفاده از فرآیندی که به تخریب سلول ها ختم می شود، قابل شناسایی هستند.

تیم MIT می‌خواست راهی برای شناسایی غیرتهاجمی سلول‌های پیر با استفاده از میکروسکوپ رامان بیابد. برخلاف توالی یابی RNA که سلول ها را در حین تجزیه و تحلیل جذب می کند، میکروسکوپ رامان یک تکنیک غیر مخرب است که ترکیب شیمیایی بافت ها یا سلول ها را با روشن کردن آنها با نور مادون قرمز نزدیک یا مرئی نشان می دهد.

در مطالعه جدید، محققان از میکروسکوپ رامان در ارتباط با توالی RNA فضایی – تکنیکی که نشان می‌دهد ژن‌ها در بافت فعال هستند – برای شناسایی نشانگرهای جدید پیری استفاده کردند. با ترکیب این دو تکنیک، آن ها توانستند تصویر بسیار وسیع تری از نشانه های سلول های پیر، از جمله سطوح بیان ژن، موقعیت مکانی و سایر اطلاعات بیوشیمیایی ایجاد کنند.