Istraživači sa Univerziteta Prinston i Rokfeler pronašli su novi način proučavanja ćelijske komunikacije, beležeći interakcije između ćelija dok one rade u živom organizmu i otkrivajući nove načine da razumeju kako naša tela funkcionišu.
Interakcije ćelija su od suštinskog značaja za borbu protiv bolesti i formiranje tkiva, rekao je Jurij Pritikin, docent računarskih nauka, Levis-Sigler instituta za integrativnu genomiku i Omenn-Darling instituta za bioinženjering. On je jedan od dvojice starijih autora u radu, objavljenom 6. marta u Nature. „Ipak, većina napora u molekularnoj biologiji utrošena je na proučavanje onoga što se dešava unutar ćelije, a ne na interakcije između ćelija“, rekao je Pritikin.
To je delimično zato što je veoma teško tačno znati koje ćelije su u interakciji. Dok moćni mikroskopi mogu da pokažu položaj ćelija unutar dela tkiva, ove slike predstavljaju zamrznuti trenutak u ćelijskom vremenu. Moguće je zaključiti koje ćelije mogu da stupe u interakciju gledajući mikroskopsku sliku, rekao je Pritikin, ali to zahteva puno pretpostavki.
„Gledajući parče tkiva će vam reći koje su ćelije jedna pored druge, ali samo zato što su ćelije blizu jedne druge ne znači da su u interakciji“, rekao je Pritikin. „Konačno, sada imamo tačan način da merimo ćelijske interakcije u živom organizmu.“
Rad predstavlja saradnju između molekularnih biologa, predvođenih Gabrijelom D. Viktorom, vanrednim profesorom na Univerzitetu Rokfeler, i računarskih biologa, koje vodi Pritikin. Biolozi su razvili eksperimentalni rad, a kompjuterski naučnici su kreirali algoritam za analizu složenog skupa podataka koje su eksperimenti proizveli.
Ključno otkriće je došlo iz Viktorine laboratorije, koja je pronašla način da genetski konstruiše složen organizam — u ovom slučaju, miša — tako da bi neke od njegovih ćelija proizvele peptid koji ostaje na svakoj ćeliji sa kojom komunicira. Genetski inženjering takođe omogućava istraživačima da mere nivoe ovog peptida, omogućavajući im da shvate tačno koje ćelije su u interakciji. Najvažnije je da su istraživači uspeli da snime interakcije između različitih tipova imunih ćelija, kao i interakcije između imunih ćelija i epitelnih ćelija u crevima.
Prethodna verzija ove tehnologije, koju je razvila Viktorina laboratorija 2018. godine, koristila je sličan metod ćelijskog inženjeringa, ali je zabeležila samo interakcije između dva molekula koje se javljaju na površinama određenih tipova imunih ćelija. Iako nije potpuno nova, ažurirana metoda je ipak proboj: to je prvi put da su istraživači pokazali da se može koristiti za praćenje interakcija između bilo koje vrste ćelija, a ne samo između specifičnih imunih ćelija korišćenih u prvoj verziji tehnologije. .
Međutim, istraživači su odlučili da se fokusiraju na imune ćelije, jer su oni odlični ćelijski komunikatori – jedna od njihovih primarnih uloga je da se kreću kroz telo i reaguju na različite vrste stimulusa, rekao je Pritikin. U svojim eksperimentima, istraživači su uspeli da snime interakcije imunih ćelija dok su obavljale svoje dužnosti tokom infekcije.
Postoji još jedan razlog zašto je ova ažurirana metoda proboj: kombinuje podatke o interakciji ćelija-ćelija sa sekvenciranjem jedne ćelije. Istraživači mogu po prvi put da shvate šta se dešava između ćelija i unutar ćelija istovremeno. Metoda otkriva ne samo ćelijske interakcije tokom infekcije, već i tačno šta određena ćelija radi kroz ovaj proces. „Ova kombinacija je veoma moćna“, rekao je Pritikin.
Kombinacija takođe daje neverovatno detaljan i složen skup podataka. Sekvenciranje jedne ćelije prikuplja podatke o svakom genu u određenoj ćeliji, sa hiljadama gena u ćeliji i desetinama hiljada ćelija koje se mere odjednom. Dodajte tome podatke o ćelijskim interakcijama.
Da bi rešili ovaj izazov, Pritikin i Sarah Valker, student doktorskih studija kvantitativne i računarske biologije, kreirali su seriju računarskih algoritama posebno za tumačenje ove vrste podataka. Njihova analiza je omogućila molekularnim biolozima da shvate puni potencijal eksperimentalne metode, rekao je Pritikin.
Sada kada istraživači mogu da prate koje ćelije interaguju pored onoga što se dešava unutar tih ćelija, jedan od sledećih koraka je da se utvrdi zašto. „Ne znamo zašto oni komuniciraju“, rekao je Pritikin, „ili koji su geni odgovorni za pokretanje ovih fizičkih interakcija“. Ovaj novi metod, rekao je, „utire put da počnemo da postavljamo ova pitanja na način koji niko ranije nije mogao da postavi“.
Rad „Univerzalno snimanje interakcija imunih ćelija in vivo“ objavljen je 6. marta u časopisu Priroda.
