Tədqiqatçılar beyin hüceyrələri arasındakı əlaqənin xəritəsini çıxarmaq üçün istifadə edilən 3D şəkilləri yenidən araşdıraraq, kiçik, çətin və tez-tez gözdən qaçan hüceyrə əlavəsi haqqında yeni məlumatlar aşkar edirlər.

Bədənimizdəki bir çox hüceyrədə hüceyrə siqnallarını ötürən hüceyrə səthindən çıxan mikrometr uzunluğunda, tük kimi orqanoid olan tək əsas silium var. Kirpiklər hüceyrə proseslərini tənzimləmək üçün vacibdir, lakin onların kiçik ölçüsü və sayına görə alimlər üçün beyin hüceyrələrindəki kirpikləri ənənəvi üsullarla araşdırmaq çətin olub, onların təşkili və funksiyası qeyri-müəyyən qalıb.

Cari Biologiya , Hüceyrə Biologiyası Jurnalında və Milli Elmlər Akademiyasının materiallarında dərc olunan bir sıra məqalələrdə HHMI-nin Janelia Tədqiqat Kampusu, Allen İnstitutu, Texas Universiteti Cənub-Qərb Tibb Mərkəzi və Harvard Tibb Məktəbinin tədqiqatçıları istifadə etdilər. İlkin olaraq hələ də ən yaxşı görünüş əldə etmək üçün konnektorlar yaratmaq üçün yaradılan siçan beyin toxumasının super yüksək dəqiqlikli 3D elektron mikroskopiya şəkilləri kirpiklər .

Onların araşdırmaları beyinin bu kritik bölgələrindəki kirpiklər haqqında yeni anlayışlar açır ki, bu da elm adamlarına onların rolunu və xəstəliyə potensial töhfəsini daha yaxşı anlamağa kömək edə bilər.

Layihələrə rəhbərlik edən Lippincott-Schwartz Laboratoriyasının baş alimi Carolyn Ott deyir: “Hüceyrə biologiyasına baxmaq üçün bu böyük həcmli EM məlumat dəstlərinin təyinatını dəyişdirmək bizə əvvəllər əldə edə bilmədiyiniz bir mənzərə verdi”.Oyna

00:0000:13SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

OynaHəyəcanlandırıcı neyron hüceyrəsi və siliumun 3D təsviri. Kredit: Cari Biologiya (2024). DOI: 10.1016/j.cub.2024.04.043

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1737003782&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-scientists-reveal-cilia-secrets-connectome.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yNjYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1737003782715&bpp=1&bdt=209&idt=176&shv=r20250114&mjsv=m202501030301&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737003563%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737003563%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737003563%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=5494271747752&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2295&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31089684%2C95350244%2C31089638%2C31088249%2C95347432&oid=2&pvsid=3922161546774994&tmod=728482219&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=180

Yeni biologiyanın aşkarlanması

Kirpikləri öyrənmək çox çətindir. Beyin hüceyrələrində yalnız onlarla mikron uzunluğunda tək bir silium hüceyrənin səthindən digər hüceyrələrin qarışıqlığına qədər uzanır. Kirpikləri tapmaq və təsvir etmək üçün ənənəvi mikroskopiya üsullarından istifadə ot tayasında iynə axtarmaq kimidir və nümunə ölçüləri çox vaxt nəticə çıxarmaq üçün çox kiçik olur. Tədqiqatçılar mədəni hüceyrələrdə təcrid olunmuş kirpikləri öyrənməkdən müəyyən biliklər əldə ediblər, lakin bu üsullar orqanellənin təbii mühitdə necə davranması barədə məlumatı əldən verir.

Son illərdə elm adamları toxumaların ultra yüksək rezolyusiyaya malik 3D təsvirlərini əldə etməyin yeni yollarını inkişaf etdirdilər, bu da tədqiqatçılara hüceyrələrin daxili işini incə detallarla görməyə imkan verdi. Birlikdə həcm elektron mikroskopiyası və ya həcmli EM adlanan bu üsullar nümunənin nazik təbəqələrini təsvir etmək üçün elektron mikroskoplardan istifadə edir və sonra ultra yüksək ayırdetməli 3D şəkillər yaratmaq üçün təbəqələri birləşdirir. Tədqiqatçılar bu texnologiyadan ayrı-ayrı neyronların və onların beyindəki əlaqələrinin xəritələrini təmin edən konnektorlar yaratmaq üçün istifadə ediblər.

Lakin konnektomlar yaratmaq üçün istifadə olunan həcmli EM təsvirləri təkcə neyronları göstərmir. Onlar kirpiklər də daxil olmaqla bir toxuma həcmindəki bütün hüceyrələrin və strukturların nanometr miqyaslı görünüşlərini təmin edir.

Janelia’nın 4D Hüceyrə Fiziologiyası tədqiqat sahəsinin rəhbəri və yeni məqalələrin baş müəllifi Janelia Qrupunun Baş Rəhbəri Cennifer Lippincott-Schwartz deyir: “Hər dəfə bu geniş miqyaslı məlumat toplularına baxdığınız zaman yeni biologiya görürsünüz”. “Orada hələ də əlimizdə olmayan bir çox biologiya var ki, bu yeni inkişaf edən texnologiya sayəsində mümkündür.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklər əldə edin .Abunə ol

Kirpiklərin araşdırılması

Təxminən iyirmi ildir kiprikləri tədqiq edən Ott, laboratoriyaya gələn bir ziyarətçi siçan beyin toxumasının 3D şəkillərində kirpikləri göstərdiyi zaman orqanoidləri araşdırmaq üçün həcmli EM-dən istifadə ideyası ilə ilk dəfə maraqlandı. Hüceyrələr şəbəkəsində və digər strukturlarda əhatə olunmuş onlarla kirpikləri görmək qabiliyyəti onu valeh etdi.

Ott deyir: “Beyin toxuması kontekstində kirpikləri görmək, onun hara getdiyini görmək və onun xaricində nə olduğunu düşünmək məni sadəcə heyran etdi”. “EM həcmi ilə siz tamamilə fərqli bir kontekst əldə edirsiniz.”

Ott, Janelia, Harvard və Allen İnstitutundan konnektomlar yaratmaq üçün istifadə edilən 3D EM şəkillərinə daha dərindən baxmağa başladı. Fərqli hüceyrə tiplərində fərqli kirpik növlərini görə bildiklərini anlayan Allen İnstitutunda elmi proqramçı Ott və Russel Torresin rəhbərlik etdiyi bir qrup, siçan görmə qabığının hüceyrələrində kirpiklər üzərində kəmiyyət araşdırması aparmağa qərar verdi. vizual emaldan məsul olan beyin bölgəsi.

Current Biology jurnalında dərc edilən nəticə , siçan beyninin bu hissəsindəki kirpiklərin bu günə qədər ən ətraflı və əhatəli təsviridir, o cümlədən hansı hüceyrə tiplərində kirpiklər var və ya yoxdur, müxtəlif hüceyrə tiplərində kirpiklərin struktur fərqləri və neyronlar arasında siqnalın baş verdiyi sinapsların yaxınlığında kirpiklərin yeri.

Ott deyir ki, birlikdə bu tapıntılar yeni anlayışlar təmin edir və bu fərqlərin və yerlərin kirpiklərin funksiyasına necə təsir etdiyinə dair yeni suallar doğurur.

“Biz bilirik ki, kirpikləri əhatə edən xəstəliklərin fərqli simptomları ola bilər və bütün kirpiklərin eyni olmadığını daha yaxşı başa düşmək, bütün xəstəlik fenotiplərinin niyə eyni olmadığını anlamağa kömək edə bilər” deyir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=809300024&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1737003808&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-scientists-reveal-cilia-secrets-connectome.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yNjYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1737003782715&bpp=1&bdt=210&idt=235&shv=r20250114&mjsv=m202501030301&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737003563%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737003563%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737003563%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C750x188%2C1005x124&nras=2&correlator=5494271747752&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=4491&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=713&eid=31089684%2C95350244%2C31089638%2C31088249%2C95347432&oid=2&psts=AOrYGslhCKtOBLrdHZGIWe0NIx0UfBHZCaNtDDH46W9lTjTbulqcv1jd0hv4kOskk6JE1GKjilkdZTfaL44hhjCO7GCXTQA0%2CAOrYGsmVuADuOVyj5olH0qh2qZJ3xQmoK2ITefQDiNHtlrQFnyuqtAcThOrEsC6NmQ2JWgcxl3AQ0ZEiBWF8Y-w5VaU-StF-2YSp-cRFltMRSxm-F0HCMw&pvsid=3922161546774994&tmod=728482219&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=25866

Kirpiklərin inkişafının öyrənilməsi

Ott-un vizual korteksdəki işi haqqında eşitdikdən sonra , UT Southwestern-in dosenti Saikat Mukhopadhyay, siçan beyincikindəki qranul hüceyrələr üzərində kirpikləri araşdırmaq üçün həcmli EM məlumatlarından istifadə etmək barədə ona müraciət etdi.

Serebellar qranul hüceyrələri siçan beynində ən çox yayılmış hüceyrə növüdür. Bu hüceyrələr inkişaf edərkən kirpikləri ehtiva edir ki, bu da hüceyrələrə proliferasiya və differensiasiyanı idarə edən bir zülal aşkarlamağa kömək edir. Ancaq yetkin qranul hüceyrələrində kirpiklər yoxdur, bu, çox güman ki, bu yetkin neyronların böyüməsini və dəyişməsini dayandırmağa kömək edir. Hüceyrələrin niyə və necə kirpiklərini itirməsi Mukhopadhyayı beyincik inkişafı üzərində işləməyə başladığı vaxtdan maraqlandırırdı, lakin ənənəvi üsullar nə baş verdiyini aydın şəkildə təsvir etmirdi.

Mukhopadhyay Laboratoriyasında keçmiş postdok olan Ott və Sandii Constable-ın başçılıq etdiyi bir qrup, siçan beyincikində inkişaf edən toxumaların həcmli EM şəkillərini izləyə bildi ki, bu da onlara inkişafın müxtəlif mərhələlərində hüceyrələri və kirpikləri görməyə imkan verdi . Hüceyrə Biologiyası Jurnalı . Onlar vasitəçi hüceyrələrdəki kirpiklərin çoxunun qapalı və gizlədilmiş olduğunu gördülər ki, bu da kirpiklərin hüceyrə səthində ifşa edilməməsini təmin edir və onların yayılmasına səbəb olan zülalları aşkar etmək imkanlarını məhdudlaşdırır. Yetkin hüceyrələrdə kirpiklər sökülür və tamamilə yox olur. Bununla birlikdə, siliumun böyüdüyü quruluş olan sentriol, bu yetkin hüceyrələrin səthində dayanır.

Proceedings of the National Academy of Sciences jurnalında təfərrüatları ilə izah edilən əlavə təhlillər nəticəsində komanda, hüceyrələr yetkinləşdikcə kirpikləri saxlamaq üçün vacib olan genlərin söndüyünü aşkar etdi və bu, hüceyrələrin onları saxlamaq üçün lazım olan zülalların sintezini dayandıraraq onların kirpiklərindən xilas olmasını təklif etdi. Hüceyrənin səthindəki sentriol, siliumun yenidən böyüməsinə mane olan bir qapaq kompleksi ehtiva edir.

Yeni tapıntılar elm adamlarına beyin şişinin bir növünü anlamağa kömək edə bilər ki, burada yetkin qranul hüceyrələri şişin böyüməsinə imkan verən proliferasiyaya səbəb olan zülala cavab verən kirpikləri anormal şəkildə saxlayır. Şiş hüceyrələrində nəyin səhv olduğunu anlamaq alimlərə xəstəliyi daha yaxşı anlamağa kömək edə bilər.

Mukhopadhyay deyir ki, bu tapıntılar qranul hüceyrələrinin kirpiklərinin görünməmiş görünüşlərini təmin edən həcmli EM şəkilləri olmadan mümkün olmazdı. Bütün karyerası boyunca kirpikləri tədqiq edən Mukhopadhyay deyir ki, on il əvvəlkindən daha çox tədqiqatçı kirpiklərin əhəmiyyətinə diqqət yetirir.

“İndi sərhəd budur: bu xəstəliyə necə səbəb olur və bu xəstələri müalicə etmək üçün bir şey edə bilərik” deyir.

Daha çox məlumat: Carolyn M. Ott et al, Ultrastruktur fərqlər vizual korteksdəki hüceyrə sinifləri arasında kirpiklərin formasına və xarici təsirə təsir edir, Cari Biologiya (2024). DOI: 10.1016/j.cub.2024.04.043

Carolyn M. Ott və digərləri, Qranul hüceyrə neyronlarının fərqləndirilməsində hüceyrədaxili əsas kirpiklərin daimi dekonstruksiyası, Hüceyrə Biologiyası Jurnalı (2024). DOI: 10.1083/jcb.202404038

Sandii Constable və digərləri, Serebellar dənəvər hüceyrə neyrojenezi zamanı daimi kirpik itkisi kirpiklərin saxlanmasının və sentriol örtüyünün çıxarılmasını nəzərdə tutur, Milli Elmlər Akademiyasının materialları (2024). DOI: 10.1073/pnas.2408083121

Jurnal məlumatı: Cari Biologiya , Milli Elmlər Akademiyasının Materialları , Hüceyrə Biologiyası Jurnalı   

Howard Hughes Tibb İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir