మెదడు యొక్క ప్రగతిశీల క్షీణత ద్వారా గుర్తించబడిన వ్యాధులు –న్యూరోడెజెనరేషన్ — అర్థం చేసుకోవడం మరియు చికిత్స చేయడం సవాలుగా నిరూపించబడింది. ఈ సాధారణ పరిస్థితులు ప్రపంచవ్యాప్తంగా మిలియన్ల మంది రోగులు మరియు కుటుంబాలను ప్రభావితం చేస్తాయి, అయినప్పటికీ కొత్త చికిత్సలను అభివృద్ధి చేసే ప్రయత్నాలు చాలా వరకు విఫలమయ్యాయి.
శాన్‌ఫోర్డ్ బర్న్‌హామ్ ప్రీబిస్‌లోని శాస్త్రవేత్తలు మన మెదడు కణాలపై న్యూరోడెజెనరేటివ్ వ్యాధుల ప్రభావాలను బాగా అర్థం చేసుకోవడం ద్వారా భవిష్యత్ చికిత్సల కోసం కొత్త ఆలోచనలను వెలికితీస్తున్నారు.
శాన్‌ఫోర్డ్ బర్న్‌హామ్ ప్రీబిస్‌లోని డిజెనరేటివ్ డిసీజెస్ ప్రోగ్రామ్‌లో ప్రొఫెసర్ జెరోల్డ్ చున్ MD, PhD నేతృత్వంలోని పరిశోధకులు డిసెంబర్ 10, 2024న ఫలితాలను ప్రచురించారు. eNeuro అల్జీమర్స్ వ్యాధి (AD), డిమెన్షియా విత్ లెవీ బాడీస్ (DLB) మరియు పార్కిన్సన్స్ వ్యాధి (PD) ఫలితంగా mRNAలలో కొత్త వ్యత్యాసాలను కనుగొనడానికి ఒకే కణాలలో రెండు సీక్వెన్సింగ్ సాంకేతికతలను కలపడం నుండి. ప్రత్యామ్నాయ స్ప్లికింగ్ అని పిలువబడే ప్రక్రియ ద్వారా జన్యువులు ఒకటి కంటే ఎక్కువ మెసెంజర్ RNA (mRNA) — మరియు, ఒకటి కంటే ఎక్కువ ప్రోటీన్లను ఉత్పత్తి చేయగలవు. ఈ విభిన్న mRNAలను ఐసోఫామ్స్ అంటారు.
బృందం అధ్యయనంలో సింగిల్-న్యూక్లియస్ RNA సీక్వెన్సింగ్ (snRNAseq) యొక్క రెండు రూపాలను ఉపయోగించింది, ఇది మైలురాయి నివేదికను అనుసరించింది సైన్స్ మానవ మెదడులో snRNAseq వాడకం గురించి చున్ మరియు అతని సహకారుల నుండి 2016లో.
“ఇప్పుడు, మానవ మెదడులోని సింగిల్ సెల్ ట్రాన్స్‌క్రిప్టోమ్‌లను చూడటానికి snRNAseq బంగారు ప్రమాణం” అని చున్ చెప్పారు. “వేలాది కనెక్షన్‌లను కలిగి ఉండే మెదడు యొక్క సంక్లిష్టమైన కణాల కలయిక కారణంగా, ఇతర సింగిల్-సెల్ సాంకేతికతలు సెల్ చుట్టూ ఉన్న మీరు కోరుకోని వస్తువులతో కలుషితం కావడానికి మరింత సముచితంగా ఉంటాయి.”
snRNAseqని ఉపయోగించడం వలన నమూనాలోని ప్రతి సెల్ యొక్క కేంద్రకాలను వేరుచేయడం ద్వారా ఆ గందరగోళాన్ని నివారిస్తుంది. అప్పుడు, శాస్త్రవేత్తలు కొత్త ప్రోటీన్లను నిర్మించడానికి సంకేతాలను కలిగి ఉన్న RNA అణువుల కూర్పును విశ్లేషించవచ్చు.
“అయితే, సాధారణ సింగిల్-సెల్ సీక్వెన్సింగ్ ప్రయోగాలు షార్ట్-రీడ్ సీక్వెన్సింగ్ అని పిలవబడే వాటిని ఉపయోగిస్తాయి” అని చున్ ల్యాబ్‌లోని పోస్ట్‌డాక్టోరల్ అసోసియేట్ మరియు అధ్యయనం యొక్క మొదటి రచయిత క్రిస్టీన్ లియు, PhD అన్నారు. “ఈ పద్ధతి ఒక సమయంలో 100 నుండి 150 బేస్ జతలను చదువుతుంది మరియు ప్రతి ఒక్కటి రిఫరెన్స్ జన్యువుతో పోలుస్తుంది.”
ఈ పోలికలు చిన్న సీక్వెన్స్‌లను రిఫరెన్స్ సీక్వెన్స్‌కు మ్యాప్ చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి. రిఫరెన్స్ జీనోమ్ నుండి తేడాలను శాస్త్రవేత్తలు వేరియంట్‌లు అంటారు. అయితే, మొత్తం పునర్నిర్మించడానికి షార్ట్-రీడ్ స్నిప్పెట్‌లను ఉపయోగించడం పరిమితులను కలిగి ఉంటుంది.
“కొన్ని రకాల సీక్వెన్స్ వేరియంట్‌లతో షార్ట్-రీడ్ సీక్వెన్సింగ్ కష్టపడుతుంది, కాబట్టి వీటిని బాగా క్యాప్చర్ చేయడానికి, మేము ఒకేసారి 5,000 మరియు 30,000 బేస్ జతల మధ్య చదివే లాంగ్-రీడ్ సీక్వెన్సింగ్‌ను కూడా ఉపయోగించాము మరియు రిఫరెన్స్ జీనోమ్‌కు మ్యాపింగ్ అవసరం లేదు” అని చున్ చెప్పారు. .
పరిశోధనా బృందం AD, DLB లేదా PDతో బాధపడుతున్న 25 మంది దాతల నుండి పోస్ట్-మార్టం మెదడు కణజాల నమూనాల నుండి ఒకే కణాలకు, అలాగే న్యూరోడెజెనరేటివ్ వ్యాధులు లేని దాత మెదడుల నుండి నమూనాలకు రెండు పద్ధతులను వర్తింపజేసింది, ఇది ప్రయోగం యొక్క నియంత్రణ సమూహంగా పనిచేసింది. 165,000 కంటే ఎక్కువ కణాలను అంచనా వేయడంలో, సమూహం ముందస్తు పరిశోధనలో మూడు న్యూరోడెజెనరేటివ్ వ్యాధులతో ఎక్కువగా సంబంధం ఉన్న 50 జన్యువులకు mRNA ల యొక్క లక్ష్య దీర్ఘ-చదివిన క్రమాన్ని ఉపయోగించింది.
మునుపటి సీక్వెన్సింగ్ ప్రయోగాల ద్వారా కనుగొనబడని మొత్తం 50 లక్ష్య జన్యువుల నుండి కొత్త mRNA సీక్వెన్స్‌లను కనుగొనడం ఈ పరిశోధనలలో ఉంది.
“షార్ట్- మరియు లాంగ్-రీడ్ సీక్వెన్సింగ్‌ను కలపడం ద్వారా, ఈ జన్యువులలో విస్తారమైన mRNA ఐసోఫార్మ్ వైవిధ్యాన్ని మేము కనుగొన్నాము, షార్ట్-రీడ్ డేటాలో భేదాత్మకంగా వ్యక్తీకరించబడనివి కూడా” అని లియు చెప్పారు. “కొన్ని జన్యువులలో, మేము గుర్తించిన నవల ట్రాన్‌స్క్రిప్ట్‌లు వాస్తవానికి మొత్తం ఐసోఫామ్‌లలో ఎక్కువ భాగం ఉన్నట్లు అనిపిస్తుంది.”
“మెదడు ట్రాన్స్‌క్రిప్టోమ్‌లోని మూడు వంతుల mRNAలు తెలియవని మా ఫలితాలు మా మునుపటి పరిశోధనలను బలపరుస్తాయి” అని చున్ 2021 PNAS పేపర్‌ను సూచిస్తూ, వందల వేల కొత్త mRNA ట్రాన్‌స్క్రిప్ట్‌లను కనుగొన్నట్లు నివేదించారు. “ఈ కొత్త mRNA ల గురించి మరియు అవి వ్యాధితో ఎలా మారతాయో తెలుసుకోవడానికి మాకు ఇంకా చాలా మిగిలి ఉన్నాయి.”
పరిశోధక బృందానికి మరో ప్రశ్న ఏమిటంటే, ఈ లిప్యంతరీకరణల నుండి ఏ రకమైన నవల ప్రోటీన్లు ఉత్పత్తి చేయబడుతున్నాయి.
“కొత్త mRNA ఐసోఫామ్‌లు అంటే వ్యాధిగ్రస్తులైన మెదడులు మరియు కణాలలో కొత్త సంభావ్య ప్రోటీన్లను సూచిస్తాయి,” అని చున్ చెప్పారు, “ఈ సాధారణ మరియు బలహీనపరిచే వ్యాధులకు చికిత్సలను కనుగొనడానికి ఇప్పుడు చికిత్సాపరంగా లక్ష్యంగా చేసుకోగలిగే గతంలో కనిపించని వాటిని ఇది సూచిస్తుంది.”
శాన్‌ఫోర్డ్ బర్న్‌హామ్ ప్రీబిస్ నుండి అధ్యయనంపై అదనపు రచయితలు క్రిస్ పార్క్, టోనీ ఎన్‌గో, జననీ సాయికుమార్, కార్టర్ ఆర్. పామర్, అనిస్ షాహనీ మరియు విలియం జె. రోమనోవ్ ఉన్నారు.
ఈ అధ్యయనానికి నేషనల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్స్ ఆఫ్ హెల్త్ (R01AG071465 మరియు R01AG065541), నేషనల్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ జనరల్ మెడికల్ సైన్సెస్ (T32GM007752), US డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ డిఫెన్స్ (W81XWH-21-10642), బ్రూస్ ఫోర్డ్ మరియు అన్నే స్మిత్ బండీ ఎల్. ఫౌండేషన్ మరియు కాలిఫోర్నియా ఇన్స్టిట్యూట్ కోసం రీజెనరేటివ్ మెడిసిన్ (EDUC4-12813-01).
