Istraživači sa Medicinskog fakulteta Bejlor i Instituta za neurološka istraživanja Jan i Dan Dankan u Teksaškoj dečijoj bolnici otkrili su novi tip ćelija u ljudskom mozgu.
Studija objavljena u Cancer Cell otkriva da trećina ćelija u gliomu, vrsti tumora na mozgu, ispaljuje električne impulse. Zanimljivo je da impulsi, koji se takođe nazivaju akcioni potencijali, potiču iz tumorskih ćelija koje su delom neuroni, a delom glija, podržavajući revolucionarnu ideju da neuroni nisu jedine ćelije koje mogu da generišu električne signale u mozgu.
Naučnici su takođe otkrili da su ćelije sa hibridnim neuron-glija karakteristikama prisutne u netumorskom ljudskom mozgu. Nalazi naglašavaju važnost daljeg proučavanja uloge ovih novoidentifikovanih ćelija u gliomu i normalnoj funkciji mozga.
„Gliomi su najčešći tumori centralnog nervnog sistema sa oko 12.000 slučajeva dijagnostikovanih svake godine“, rekli su profesor dr Benjamin Deneen i dr Rasel J. za neuronauku o raku, član Dan L Dankan sveobuhvatnog centra za rak u Bejloru i glavni istraživač na Institutu za neurološka istraživanja Jan i Dan Dankan.
„Ovi tumori su univerzalno smrtonosni i imaju razorne efekte na neurološke i kognitivne funkcije. Prethodne studije su pokazale da su ishodi preživljavanja pacijenata povezani sa proliferacijom i invazivnošću tumora, na koje utiču unutrašnji i ekstrinzični faktori tumora, uključujući komunikaciju između tumorskih ćelija i neurona koji žive u mozgu“.
Istraživači su ranije opisali da se gliom i okolni zdravi neuroni povezuju jedni sa drugima i da neuroni komuniciraju sa tumorima na načine koji podstiču rast tumora i invazivnost.
„Već neko vreme znamo da ćelije tumora i neuroni direktno interaguju“, rekla je prva autorka dr Rejčel N. Kari, postdoktorski saradnik pedijatrije—neuro onkologije u Bejloru, koja je bila odgovorna za konceptualizaciju projekta.
„Ali jedno pitanje koje mi je uvek ostajalo u glavi bilo je: ‘Da li su ćelije raka električno aktivne?’ Da bismo tačno odgovorili na ovo pitanje, zahtevali smo ljudske uzorke direktno iz operacione sale, što je obezbedilo da se biologija ćelija u mozgu sačuvala koliko god je to moguće.
Da bi proučio sposobnost ćelija glioma da pojačavaju električne signale i identifikuju ćelije koje proizvode signale, tim je koristio sekvenciranje zakrpa, kombinaciju tehnika koja integriše elektrofiziološke snimke cele ćelije za merenje šik signala sa jednoćelijskim RNK sekvenciranjem i analiza ćelijske strukture da bi se identifikovao tip ćelija.
Elektrofiziološke eksperimente je sproveo naučni saradnik i koautor dr Kiankian Ma u laboratoriji ko-korespondentnog autora, vanrednog profesora neuronauke, dr Ksiaolong Jiang-a. Ovaj inovativni pristup nije ranije korišćen za proučavanje ćelija tumora ljudskog mozga.
„Bili smo zaista iznenađeni kada smo otkrili da ove tumorske ćelije imaju jedinstvenu kombinaciju morfoloških i elektrofizioloških svojstava“, rekao je Ma. „Nikada ranije nismo videli ništa slično u mozgu sisara.“
„Sve ove analize smo sproveli na pojedinačnim ćelijama. Analizirali smo njihovu individualnu elektrofiziološku aktivnost. Ekstrahovali smo sadržaj svake ćelije i sekvencirali RNK da bismo identifikovali gene koji su bili aktivni u ćeliji, što nam govori o kojoj vrsti ćelije se radi“, rekao je Deneen. .
„Takođe smo obojali svaku ćeliju bojama koje bi vizualizovale njene strukturne karakteristike.“
Integrisanje ove ogromne količine pojedinačnih podataka zahtevalo je od istraživača da razviju nov način da ih analiziraju.
„Da bismo definisali ćelije sa šiljcima i odredili njihov identitet, razvili smo računarski alat—Single Cell Rule Association Mining (SCRAM)—za označavanje svake ćelije pojedinačno“, rekao je ko-korespondent, dr Akdes Serin Harmanci, docent neurohirurgije na Bailor.
„Otkrivanje da je toliko ćelija glioma električno aktivno bilo je iznenađenje jer je u suprotnosti sa čvrsto prihvaćenim konceptom u neuronauci koji kaže da su, od svih različitih tipova ćelija u mozgu, neuroni jedini koji ispaljuju električne impulse“, rekao je Kari. rekao je.
„Drugi su predložili da neke ćelije glije poznate kao ćelije prekursora oligodendrocita (OPC) mogu da ispaljuju električne impulse u mozgu glodara, ali se potvrda toga kod ljudi pokazala kao težak zadatak. Naši nalazi pokazuju da ljudske ćelije osim neurona mogu da ispaljuju električne impulse. Pošto se procenjuje da postoji oko 100 miliona ovih OPC u mozgu odraslih, električni doprinos ovih ćelija treba dalje proučavati.“
„Štaviše, sveobuhvatne analize podataka otkrile su da hibridne ćelije u tumorima glioma imaju svojstva i neurona i OPC ćelija“, rekao je Harmanci. „Zanimljivo je da smo pronašli netumorske ćelije koje su hibridi neurona i glije, što sugeriše da ova hibridna populacija ne samo da igra ulogu u rastu glioma, već i doprinosi zdravoj funkciji mozga.“
„Nalazi takođe sugerišu da udeo hibridnih ćelija u gliomu može imati prognostičku vrednost“, rekao je ko-korespondent dr Ganeš Rao, profesor Marc J. Shapiro i predsednik neurohirurgije u Bejloru.
„Podaci pokazuju da što pacijent ima više ovih hibridnih ćelija glioma, to je bolji ishod preživljavanja. Ove informacije su od velike vrednosti za pacijente i njihove lekare.“
„Ovaj rad je rezultat opsežne jednake saradnje u više disciplina – neurohirurgija, bioinformatika, neuronauka i modeliranje raka – discipline koje snažno podržavaju najsavremenije grupe u Bejloru“, rekao je Deneen.
„Rezultati nude poboljšano razumevanje tumora glioma i normalne funkcije mozga, sofisticirani bioinformatički cevovod za analizu složenih ćelijskih populacija i potencijalne prognostičke implikacije za pacijente sa ovom razornom bolešću.“
