Microglia, beyin və onurğa beynindəki bütün hüceyrələrin təxminən 10% -ni təşkil edən xüsusi bir immun hüceyrə növüdür. Onlar yoluxucu mikrobları, ölü hüceyrələri və yığılmış zülalları, həmçinin beynə təhlükə yarada bilən həll olunan antigenləri aradan qaldırmaqla fəaliyyət göstərir və inkişaf zamanı spesifik beyin funksiyalarını təmin edən sinir dövrələrinin formalaşmasına kömək edir.

Mikroglia düzgün işləmədikdə, neyroiltihablara səbəb ola bilər və Alzheimer xəstəliyində görülən neyrofibrilyar dolaşıqlar və amiloid lövhələri kimi zədələnmiş hüceyrələri və zərərli zülal yığınlarını təmizləyə bilmir. Bu, Alzheimer, Parkinson və Huntington xəstəliyi, həmçinin amiotrofik lateral skleroz (ALS), dağınıq skleroz və digər xəstəliklər də daxil olmaqla çoxsaylı neyrodegenerativ xəstəliklərə kömək edir. Əslində, neyroiltihab zülallar patogen aqreqatlar yaratmağa başlamazdan əvvəl də baş verə bilər və öz növbəsində zülalların yığılmasını sürətləndirir.

Beyindəki mikroqliya funksiyalarını daha yaxşı başa düşməyi və hədəf almağı hədəfləyən tədqiqatçılar və dərman tərtibatçıları insan mikroqliyasının yalnız biopsiya yolu ilə əldə oluna bilməsi və gəmiricilərin mikroqliyasının insan analoqlarından bir çox kritik xüsusiyyətlərə görə fərqlənməsi ilə etiraz edirlər. Bu təchizat məsələsi onları kök hüceyrələrdən başlanğıc nöqtəsi kimi istifadə edərək mədəniyyət qabında mikroqliya yaratmaq üsulları üzərində işləməyə sövq etdi. Bununla belə, bu günə qədər bu proses səmərəsiz olaraq qalır və əhəmiyyətli xərclərlə başa çatdırmaq üçün həftələr tələb olunur.

İndi, Harvard Universiteti və Harvard Tibb Məktəbinin (HMS) nəzdindəki Wyss İnstitutunda tədqiqat qrupu Wyss Founding Core Fakültəsinin üzvü, Ph.D George Church tərəfindən rəhbərlik edir. şərti diferensiasiya prosesində oxşar, lakin daha az tənzimlənmiş hüceyrələri əldə etmək üçün lazım olan 35 günlə müqayisədə dörd gün ərzində induksiya edilmiş pluripotent kök hüceyrələrdən (iPSCs) insan mikroqliyasına güclü funksional oxşarlıqları olan mikroqliya yaratmaq üçün bir həll hazırlamışdır .

Onların yanaşması qabda çoxlu hüceyrə diferensiasiya proseslərini digər üsullardan daha səmərəli şəkildə idarə etmək üçün istifadə edilə bilən TFome ^TM kimi tanınan əvvəllər işlənmiş texnologiyaya əsaslanır . TFome ^{TM texnologiyasında, bütün} gen ifadə proqramlarını təşkil edən transkripsiya faktorları (TF) kimi tanınan kritik təlimatlandırıcı zülallar diferensiallaşdırılmış funksional hüceyrə tiplərinə doğru onların taleyini müəyyən etmək üçün iPSC-lərdə ifadə edilir.

Yeni araşdırmalarında komanda TF-lərin mikroglia-xüsusi kitabxanalarını tərtib etdi və sonra iPSC-ləri mikrogliaya bənzər hüceyrələrə çevirmək qabiliyyətinə görə TF-lərin fərqli birləşmələrini skrininqin təkrar raundlarını həyata keçirdi. Fərdi nəticələnən hüceyrələri araşdırmaq üçün, onların gen ifadəsinin faktiki mikroglia ilə nə qədər oxşar olduğunu müəyyən etmək üçün tək hüceyrəli RNT ardıcıllığı (scRNA-seq) texnologiyasından istifadə etdilər.

Bu proses vasitəsilə onlar mikrogliaya bənzər hüceyrələrin ultra sürətli istehsalını təmin edən altı TF-dən ibarət güclü kokteyl təyin etdilər. Onların tapıntıları Nature Communications jurnalında dərc olunub .

“Biz transkripsiya faktoru kitabxanalarını burada sintetik biologiya paradiqmasında platforma texnologiyası kimi inkişaf etdiririk. Onu təkhüceyrəli RNT məlumatlarına əsaslanan analiz və təkrarlanan optimallaşdırma raundları ilə birləşdirərək, biz qabda çox axtarılan insan mikroqliya hüceyrələrini yaratmağa müvəffəq olduq” dedi Church.

“Hüceyrə differensiasiyasının bu yanaşması beyin xəstəliklərinə yönəlmiş tədqiqatlar və yeni terapevtik perspektivlər üçün bir çox imkanlar aça bilər. Eyni dərəcədə aktualdır, o, mürəkkəb transkripsiya ssenariləri tələb edən digər çətin əldə edilən və müalicəvi cəhətdən uyğun hüceyrə növlərinin nəslinə də tətbiq edilə bilər.” Church eyni zamanda HMS-də Genetika professoru və Harvard və MIT-də Sağlamlıq Elmləri və Texnologiya professorudur.Oyna

00:00

00:09SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

OynaPHrodo-etiketli S. aureus Bioparfiklərinin uzun müddət ərzində qəbulunun mikroskop analizinin FITC kanalı. Kredit: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59596-3

Orqanoid başlanğıclar

2021-ci ildə həmmüəlliflər Ph.D. Alex Ng və Ph.D. Parastoo Khoshakhlagh. TFome ^TM platforma texnologiyasının mühüm parçası olan 1732 insan TF və onların variantlarından ibarət hərtərəfli kitabxana yaratmış və gələcək nəsil hüceyrə müalicələrinin sürətləndirilmiş istehsalında potensial istifadə üçün xüsusi hüceyrə növlərini yaratmaq qabiliyyətinə malik fərdi TF-ləri müəyyən etmişdi.

Ng və Xoşaxlaq, Church və keçmiş HMS tədqiqatçıları Ph.D. Cory Smith ilə birlikdə yeni nəsil hüceyrə terapiyası məhsullarını yaratmaq üçün hüceyrə mühəndisliyi texnologiyalarını daha da kommersiyalaşdırmaq üçün GC Therapeutics startapını təsis etdilər. Bu yeni araşdırmada Kilsənin Wyss və HMS-dəki komandası TFome ^TM platformasının faydasını daha da təkmilləşdirdi .

Kilsənin Wyss və HMS-dəki qrupunda mikroqliyaya maraq ilkin olaraq beyin orqanoidləri kimi tanınan beynin funksional və təşkilati xüsusiyyətlərini əks etdirən laboratoriyada yetişdirilmiş mikrotoxumalar üzrə əvvəlki tədqiqatlar nəticəsində yarandı.

“Xüsusi beyin pozğunluqlarından əziyyət çəkən xəstələrin xüsusiyyətləri ilə insan beyninin orqanoidlərini inkişaf etdirmək səylərimizdə, TFome ^TM texnologiyasından istifadə edərək, iPSC-dən əldə edilən neyron hüceyrələri, oliqodendrositlər, stromal və damar hüceyrələrini ehtiva edən toxuma konstruksiyaları yarada bildik, lakin tədqiqatlarımızda neyroiltihabın aspektlərini tutmaq üçün mikroqlikasiyaya ehtiyacımız var” dedi. həmmüəllif müəllif Jenny Tam, Ph.D., Church başçılıq etdiyi Wyss’ Sintetik Biologiya platformasının direktoru.

Church və Tam, həmmüəllif Katharina Meyer ilə birlikdə Ph.D. və digər Wyss tədqiqatçıları, bipolyar pozğunluq kimi psixi sağlamlıq vəziyyətləri üçün CircaVent dərman kəşfi platformasında beyin orqanoidindən və TFome ^TM texnologiyasından istifadə edirlər . “Lakin biz bilirdik ki, mikroglia yaratmaq çox güman ki, TF-lərin kompleks birləşməsini tələb edəcək” dedi Tam.

Church’s qrupunda aspirant olan birinci müəllif Songlei Liu, Ph.D., “TFome ^TM prosesindən istifadə edərək, in vitro insan mikroglia hüceyrələrini yaratmaq üçün biz başa düşdük ki, biz bütün kitabxananı yoxlamaq məcburiyyətində deyilik, lakin əvvəlki inkişaf və xəstəlik araşdırmalarına əsaslanaraq, ağıllı seçim etməklə başlaya bilərik”.

“Beləliklə, biz induksiya edilmiş gen ifadə profilləri ilkin insan mikroqliyaları üçün xarakterik olan 40 TF kolleksiyası ilə gəldik və tək iPSC-lərdə onlardan beş-yeddisinin təsadüfi birləşmələrini ifadə etmək üçün bir strategiya hazırladıq.” Liu, Church’s qrupunda mikroglia layihəsinin hərəkətverici qüvvəsi idi və indi nChroma Bio-da platforma texnologiyası alimidir.

Hansı TF birləşmələrinin fərqləndirici mikroqliyanın gen ifadəsini ən təsirli şəkildə induksiya etdiyini müəyyən etmək üçün tədqiqatçılar Brigham və Qadın Xəstəxanasında Tibb Professoru, Ph.D Soumya Raychaudhuri və HMS-də Biotibbi İnformatika professoru və həmmüəllif müəlliflə birləşdilər. Raychaudhuri keçmiş postdoktorluq yoldaşı Fan Zhang və Church’s qrupunun doktorantı Li Li ilə birlikdə statistik və hesablama metodlarını tətbiq etdi ki, bu da komandaya mikroqliaya bənzər gen ifadəsi dəyişikliklərini scRNA-seq məlumatlarında əldə etməyə imkan verdi. Hazırda Kolorado Universitetində köməkçi professor olan Zhang və Li nəşrin ilk müəllifləridir.

Bu ilk skrininqin nəticəsi üç TF (SPI1, CEBPA və FLI1) oldu ki, onlar birlikdə iPSC-lərdə mikroglia-spesifik fərqləndirmə proqramını işə saldılar.

Növbəti tur platformadadır

Hüceyrələr arzu olunan mikroqliyaya bənzər transkripsiya və morfoloji dəyişiklikləri nümayiş etdirsələr də, komanda onların hələ də faktiki ilkin insan mikrogliyasının funksional yetkinliyinə çatmadıqlarını başa düşdü.

“Biz iddia etdik ki, bu dizayn-ekran-təsdiqləmə dövrünün iterativ raundlarından keçə bilərik, yəni ardıcıl raundlarda yeni TF-lərin əlavə edilməsi nəticələri yaxşılaşdıra və daha üstün TF birləşmələrinə səbəb ola bilər” dedi Liu.

İlkin insan mikroqliyaları ilə müqayisədə üç TF kokteyli alan iPSC-ləri fərqləndirməkdə hələ də aşağı səviyyədə ifadə olunan əlavə TF-ləri axtararaq və müxtəlif hesablama proqnozları vasitəsilə tədqiqatçılar 42 əlavə TF-dən ibarət ikinci dəst tərtib etdilər. Onların sc-RNT-seq və hesablama analizi onların arasında daha üçünü (MEF2C, CEBPB və IRF8) müəyyən etdi ki, bu da genişləndirilmiş altı TF kokteylində mikroglia diferensiasiyasını daha da inkişaf etdirdi.

Liu və komanda ortaya çıxan hüceyrələrin, faktiki mikroqliya kimi, beyin infeksiyaları və neyrodegenerativ xəstəliklər üçün xarakterik olan stimullarla aktivləşdirilə biləcəyini yoxladı. Onlar yoluxucu patogenlərin iştirakı ilə artan sitokin interferon qammasının (IFNg) fərqli hüceyrələrdə mikroglia-spesifik gen ifadə modelini induksiya etdiyini aşkar etdilər.

Həmçinin, ALS xəstələrində aqreqatlar əmələ gətirən TDP-43 adlanan zülal insan mikrogliyaya bənzər gen ifadəsinin dəyişməsinə səbəb oldu. “Bu konseptual araşdırmaya əsaslanaraq, biz inanırıq ki, əlavə TF-ləri müəyyən etməklə, fərdi TF-lərin ifadə gücünü və onların dörd günlük vaxt miqyasında görünüş sırasını daha dəqiq tənzimləmək yollarını inkişaf etdirərək, biz spesifik mikroqliya şəxsiyyətlərini daha da dəqiqləşdirə və hətta beyində xüsusi funksiyaları olan mikroqliya alt tiplərini yarada bilərik” dedi Liu.

Tədqiqatın əlavə müəllifləri Mariana Garcia-Corral, Patrick Fortuna, Björn van Sambeek, Evan Appleton, Yuancheng Ryan Lu, James Cameron, Ricardo Ramirez, Yuting Chen, Chun-Ting Wu, Jeremy Huang, Yuqi Tan, George Chao, John Aach və Elaine Limdir.

Ətraflı məlumat: Songlei Liu və digərləri, İterativ transkripsiya faktoru skrininqi insan iPSC-dən mikrogliayabənzər hüceyrələrin sürətli istehsalına imkan verir, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59596-3

Jurnal məlumatı: Nature Communications Harvard Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir