Старение: нарушение координации клеток: исследователи используют секвенирование отдельных клеток, чтобы понять, как клетки стареют.

Урегулирование дебатовМы все были свидетелями прогрессирующего снижения функции, которое происходит с возрастом, но что именно вызывает это снижение — и почему это происходит с разной скоростью для разных частей тела?

Чтобы найти ответы, ученым необходимо раскрыть все механизмы старения на молекулярном уровне для каждой ткани. Сегодняшнее исследование было сосредоточено на иммунной ткани: в частности, на CD4 + Т-клетках.Иммунная система похожа на симфонический оркестр, в котором множество различных типов и подтипов клеток работают вместе, чтобы бороться с инфекциями. Но по мере того, как иммунная система стареет, ее реакция на инфекцию ослабевает по причинам, которые еще не ясны.

Одна давняя дискуссия среди ученых касается двух центральных гипотез: либо функциональная деградация вызвана потерей клеточной производительности, либо потерей координации между клетками.Чтобы разрешить спор, ученые изучили множество различных типов клеток, проанализировав «средние» профили экспрессии генов. В сегодняшнем исследовании использовалась технология секвенирования одной клетки с высоким разрешением, чтобы по-новому взглянуть на то, как межклеточная изменчивость связана со старением.

Исследователи секвенировали РНК наивных CD4 + Т-клеток и Т-клеток памяти у молодых и старых мышей как в стимулированном, так и в нестимулированном состоянии.Их результаты ясно показали, что потеря координации является ключевым компонентом нарушения иммунной функции, вызванного старением Т-клеток.

Смузи ДНК«Вы можете представить себе секвенирование ДНК как фруктовый коктейль», — объясняет Джон Мариони, руководитель группы компаний EMBL-EBI и CRUK-CI. «Традиционная технология секвенирования немного похожа на то, чтобы сделать глоток смузи, а затем попытаться угадать, что это за ингредиенты. Одноклеточная геномика теперь позволяет нам изучать ингредиенты по отдельности, так что мы получаем непосредственное представление о составных частях. Экстраполяция означает это одноклеточное секвенирование позволяет исследователям индивидуально рассматривать тысячи генов в любой момент времени ».Фаланга иммунных клеток

Дункан Одом, руководитель группы Кембриджского института онкологических исследований Кембриджского института Великобритании и младший преподаватель Института Сэнгера Wellcome Trust, делится еще одной аналогией, объясняющей, как иммунные клетки борются с инфекцией.«Представьте иммунную систему как« клеточную армию », готовую защитить организм от инфекции», — говорит Одом. «Наше исследование показало, что эта армия хорошо скоординирована у молодых животных, все клетки работают вместе и действуют как греческая фаланга, чтобы блокировать инфекцию».Одом продолжает объяснять, что эта тесная координация делает иммунную систему сильнее и позволяет ей более эффективно бороться с инфекцией. Исследование команды показывает, что по мере взросления животного координация клеток нарушается.

«Хотя отдельные клетки все еще могут быть сильными, отсутствие координации между ними снижает их коллективную эффективность», — заключает Одом.Старые и более вариативныеПредыдущие исследования показали, что у молодых животных иммунологическая активация приводит к жестко регулируемой экспрессии генов (см.

Вставку). Это исследование также показывает, что активация приводит к снижению межклеточной изменчивости.

Старение увеличивало гетерогенность экспрессии генов в популяциях двух видов мышей, а также в разных типах иммунных клеток. Это говорит о том, что повышенная межклеточная вариабельность транскрипции может быть признаком старения в большинстве тканей млекопитающих.

«Существует большой интерес к тому, как происходит биологическое старение, но мало что известно о молекулярном старении», — говорит Селия Пилар Мартинес-Хименес, ведущий экспериментатор и научный сотрудник Института Сэнгера и CRUK-CI. «Эта исследовательская инициатива исследовала новый аспект клеточной реакции на болезни, а также решила вопросы, связанные со старением».Нильс Элинг, руководитель проекта и аспирант EMBL-EBI и CRUK-CI, подчеркивает, что «преимущество анализа экспрессии генов в отдельных клетках заключается в обнаружении того, как популяции клеток синхронизируют свою реакцию. Интересно видеть, что старение сильно искажает этот ответ — явление, которое раньше нельзя было наблюдать ».Междисциплинарное исследование открывает путь к более глубокому изучению механизмов старения различных типов клеток.

Это также иллюстрирует потенциал секвенирования отдельных клеток, позволяющий лучше понять развитие и активность клеток.


Новости со всего мира