Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà khoa học đã phát triển một công cụ tính toán mới để suy ra các mạng lưới quy định toàn cầu, quy mô lớn, từ các cơ quan khỏe mạnh và bệnh lý. Các nhà nghiên cứu đã có thể xác định các gen liên quan đến chức năng cơ quan và các yếu tố tiềm ẩn gây bệnh.
Mặc dù kiến thức chúng ta có về các tế bào và mô của con người đã tăng lên đều đặn trong những thập kỷ gần đây, nhưng vẫn còn nhiều điều chưa biết. Ví dụ, các tế bào tồn tại ở trạng thái thoáng qua, năng động và hiểu chúng là cơ bản để giải mã các bệnh và tìm ra phương pháp chữa trị. Các kỹ thuật cổ điển được sử dụng trong phòng thí nghiệm để nghiên cứu các loại tế bào phải đối mặt với những hạn chế và không cho phép cấu hình chi tiết về chức năng tế bào.
Để vượt qua trở ngại này, một nhóm các nhà khoa học tại Trung tâm phân tích bộ gen quốc gia (CNAG-CRG) từ Trung tâm điều chỉnh bộ gen (CRG), ở Barcelona, Tây Ban Nha, do Holger Heyn dẫn đầu, đã phát triển một công cụ tính toán mới, dựa trên Lý thuyết đồ thị toán học, để suy ra các mạng lưới quy định toàn cầu, quy mô lớn, từ các cơ quan khỏe mạnh và bệnh lý, chẳng hạn như những người bị ảnh hưởng bởi bệnh tiểu đường hoặc bệnh Alzheimer. Các nhà nghiên cứu đã có thể xác định các gen liên quan đến chức năng cơ quan và các yếu tố tiềm ẩn gây bệnh. Họ đang công bố kết quả của họ trong số phát hành hiện tại của tạp chí Genome Biology .
“Các công cụ phiên mã đơn bào được phát triển trước đây của chúng tôi rất hữu ích để khám phá các loại tế bào chưa biết”, ông Giovanni Iacono, nhà nghiên cứu hậu kỳ cao cấp tại CNAG-CRG và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết. “Những công cụ đó cho phép chúng tôi mô tả các loại và kiểu con mới của các tế bào, với vai trò sinh học độc đáo và các mối quan hệ phân cấp”, ông nói thêm.
Cho đến nay, phân tích đơn bào đã được sử dụng để hiểu các loại tế bào và chức năng của chúng trong mô. “Các tập đoàn quy mô lớn như Dự án Atlas tế bào con người tạo ra các bản đồ đơn bào của toàn bộ sinh vật và các chiến lược phân tích tinh vi được yêu cầu để chuyển đổi dữ liệu lớn thành những hiểu biết lâm sàng và sinh học đột phá”, Holger Heyn, trưởng nhóm của Nhóm nghiên cứu tế bào đơn CNAG-CRG và tác giả cao cấp của bài báo.
Công cụ mà nhóm khoa học này đã phát triển sẽ cho phép họ tiến thêm một bước, để xem cách các gen tương tác để tạo thành các mô. “Công cụ của chúng tôi cố gắng giải quyết chính xác quá trình điều tiết kiểm soát hình thái và chức năng của một tế bào”, Iacono nhấn mạnh.
Công cụ này dựa trên lý thuyết đồ thị, một mô hình toán học trừu tượng trong đó có các nút được kết nối bởi các cạnh. Khi bạn có một biểu đồ, cấu trúc, bạn có thể đo mức độ quan trọng của từng nút đối với mạng. Trong trường hợp này, mỗi nút là một gen và tầm quan trọng được xác định là chức năng của gen đó là chìa khóa cho hệ thống sinh học đang được nghiên cứu.
Các nhà nghiên cứu CNAG-CRG đã xử lý bộ dữ liệu từ mười nghìn tế bào để suy ra các mạng quy định thúc đẩy sự hình thành kiểu hình tế bào và các chức năng tương ứng của chúng. Họ đã áp dụng công cụ của mình để nghiên cứu bệnh tiểu đường loại 2 và bệnh Alzheimer và có thể tìm thấy những thay đổi chức năng liên quan đến những căn bệnh đó. Điều quan trọng, điều này mở ra cánh cửa để tìm kiếm các mục tiêu ma túy mới.
“Phân tích mạng mà chúng tôi đã phát triển vượt xa các phương pháp hiện đang áp dụng để cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cách thức hoạt động của gen hình thành các mô và cơ quan. Điều này rất quan trọng để hiểu các bệnh trong đó các mạng này bị phá vỡ và tìm ra ‘gót chân Achilles’ để điều trị hiệu quả.” Heyn nói.
Có khả năng, công cụ này có thể được áp dụng cho bất kỳ bệnh nào, từ bệnh Alzheimer đến bệnh bạch cầu lymphocytic mãn tính. “Chúng tôi sẽ áp dụng công cụ của mình để đề xuất các gen mục tiêu mới cho nhiều bệnh mà sau đó có thể được xác nhận trong các nghiên cứu tiếp theo.” Iacono nhà nước.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Trung tâm điều chỉnh bộ gen . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :