மரபணுவில் மறைந்திருக்கும் அல்சைமர் நோயின் புதிய அடுக்கை விஞ்ஞானிகள் கண்டுபிடித்துள்ளனர்

ஆய்வு, வெளியிடப்பட்டது அறிவியல்அல்சைமர் நோயால் பாதிக்கப்பட்டவர்களிடமிருந்து சில மூளை செல்களில் மரபணுவின் முப்பரிமாண அமைப்பு வேறுபடுகிறது. SCS இன் ரே மற்றும் ஸ்டெபானி லேன் கம்ப்யூட்டேஷனல் பயாலஜி துறை, பிட்டின் நியூரோபயாலஜி துறை மற்றும் ஒத்துழைக்கும் நிறுவனங்களில் உள்ள விஞ்ஞானிகள் மரபணு மடிப்பில் இந்த மாற்றங்களை மரபணு செயல்பாடு மற்றும் மூளை திசுக்களின் அமைப்புடன் இணைத்தனர்.

இந்த விரிவான படத்தை உருவாக்க, குழு ஒற்றை செல் தொழில்நுட்பம், மூளை திசுக்களின் இடஞ்சார்ந்த மேப்பிங் மற்றும் புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட ஆழமான கற்றல் மாதிரி ஆகியவற்றை இணைத்தது.

அமிலாய்ட் மற்றும் டவுக்கு அப்பால்

“அல்சைமர் நோயை ஒரு நேரத்தில் ஒரு அடுக்கு புரிந்து கொள்ள முடியாது,” ஜியான் மா, ரே மற்றும் ஸ்டெபானி லேன் கம்ப்யூட்டேஷனல் பயாலஜி பேராசிரியர் கூறினார். “மரபணுவின் 3D அமைப்பு ஒரு அடிப்படை ஒழுங்குமுறை அடுக்கு ஆகும், இது மரபணு செயல்பாட்டிற்கு டிஎன்ஏ வரிசையை இணைக்க உதவுகிறது. மரபணு மடிப்பு, செல்லுலார் நிலை மற்றும் திசு சூழல் ஆகியவற்றை ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம், நோயுடன் தொடர்புடைய மாற்றங்களை பட்டியலிடுவதைத் தாண்டி, அவை எவ்வாறு பொருந்துகின்றன மற்றும் அடுத்து என்ன வழிமுறைகளை சோதிக்க வேண்டும் என்பதைப் புரிந்து கொள்ளலாம்.”

டி.என்.ஏ ஒரு செல்லுக்குள் ஒற்றை நேரான இழையாகக் காணப்படவில்லை. அதற்கு பதிலாக, இது ஒரு சிக்கலான முப்பரிமாண கட்டமைப்பாக மடிகிறது, இது எந்த மரபணுக்களை அணுகக்கூடியது மற்றும் செயலில் உள்ளது என்பதை தீர்மானிக்க உதவுகிறது. இந்த உடல் அமைப்பில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் உயிரணுக்களின் செயல்பாட்டை பாதிக்கலாம்.

மூளையின் முன்பகுதியில் உள்ள ப்ரீஃப்ரன்டல் கோர்டெக்ஸில் இருந்து பிரேத பரிசோதனை மாதிரிகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆய்வு செய்தனர். நீண்ட கால டிமென்ஷியா ஆய்வில் பங்கேற்று, பின்னர் ஆராய்ச்சிக்காக தங்கள் மூளையை தானம் செய்த அல்சைமர் நோயால் பாதிக்கப்பட்டவர்களிடமிருந்தும், இல்லாதவர்களிடமிருந்தும் திசுக்கள் வந்தன.

குழு GAGE-seq ஐப் பயன்படுத்தியது, இது ஒரு தனிப்பட்ட கலத்திற்குள் மரபணு வெளிப்பாடு மற்றும் முப்பரிமாண மரபணு தொடர்புகள் இரண்டையும் அளவிடும் திறன் கொண்டது. இந்த அளவீடுகள் பின்னர் ஸ்பேஷியல் டிரான்ஸ்கிரிப்டோமிக் வரைபடங்களுடன் இணைக்கப்பட்டன, அவை மூளை திசுக்களில் மரபணு செயல்பாடு எங்கு நிகழ்கிறது என்பது பற்றிய தகவல்களைப் பாதுகாக்கிறது.

இந்த தரவுத்தொகுப்புகளை ஒன்றிணைப்பதன் மூலம், அல்சைமர் தொடர்பான மூலக்கூறு மற்றும் செல்லுலார் மாற்றங்கள் சுற்றியுள்ள திசுக்களில் எங்கு தோன்றின என்பதை அவதானிக்கும் போது, ​​ஆராய்ச்சியாளர்கள் மரபணுவின் இயற்பியல் அமைப்பை மரபணு ஒழுங்குமுறையுடன் இணைக்க முடிந்தது.

அல்சைமர் உயிரியலின் புதிய அடுக்கு

“எங்கள் ஆய்வு அல்சைமர் நோயில் என்ன தவறு நடக்கிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்வதில் ஒரு பெரிய முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கிறது” என்று பிட்டின் நியூரோபயாலஜி துறையின் நியூரோபயாலஜி உதவிப் பேராசிரியரான ஹன்ஸ்ருடி மேதிஸ் கூறினார். “அல்சைமர் நோயின் உன்னதமான அடையாளங்களை நாங்கள் அறிவோம் – பீட்டா-அமிலாய்டு பிளேக்குகள் மற்றும் டவு சிக்கல்களின் குவிப்பு – ஆனால் எங்கள் முடிவுகள் நோயுடன் தொடர்புடைய மூலக்கூறு நோயியலின் ஒரு அங்கமாக குரோமாடினின் உயர்-வரிசை மாற்றங்களை நிறுவுகின்றன, இது தற்போது ஏழு மில்லியன் அமெரிக்கர்களை பாதிக்கிறது, இது தொடர்ந்து வளர்ந்து வருகிறது.”

பீட்டா-அமிலாய்டு பிளேக்குகள் மற்றும் டவ் சிக்குகள் ஆகியவை அல்சைமர் நோயின் சிறந்த அறியப்பட்ட உயிரியல் அடையாளங்களில் ஒன்றாகும். புதிய கண்டுபிடிப்புகள், டிஎன்ஏ மற்றும் உயிரணுக்களுக்குள் மரபணுவைத் தொகுக்கும் அதனுடன் தொடர்புடைய புரதங்களால் ஆன குரோமாடினில் ஏற்படும் மாற்றங்களும் நோயின் மூலக்கூறு நிலப்பரப்பின் ஒரு பகுதியாகக் கருதப்பட வேண்டும் என்று கூறுகின்றன.

AI மரபணு மடிப்பை மரபணு செயல்பாட்டுடன் இணைக்கிறது

ஆராய்ச்சியின் மற்றொரு முக்கியமான பகுதி Hicformer ஆகும், இது ஒரு செயற்கை நுண்ணறிவு மாதிரியானது, மரபணு அமைப்பு செல்லுலார் நடத்தையை எவ்வாறு பாதிக்கும் என்பதை ஆய்வு செய்வதற்காக உருவாக்கப்பட்டது. மாதிரியானது டிஎன்ஏ வரிசைத் தகவலை பரந்த மரபணு மடிப்பு வடிவங்களுடன் ஒருங்கிணைக்கிறது மற்றும் டிஎன்ஏவின் வெவ்வேறு பிரிவுகள் உடல் ரீதியாக எங்கு தொடுகிறது என்பதைக் காட்டும் விரிவான வரைபடங்கள்.

இந்தத் தரவைப் பயன்படுத்தி, வெவ்வேறு செல் வகைகளில் மரபணு செயல்பாட்டை Hicformer கணிக்கிறார். ஜின்யூ லு, கணக்கீட்டு உயிரியலில் முனைவர் பட்டம் பெற்ற மாணவர், ஆராய்ச்சிக்கு தலைமை தாங்கினார், இந்த அமைப்பை ஒரு கணக்கீட்டு சோதனைப் படுக்கையாக விவரித்தார், இது மரபணு மடிப்புகளில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் மரபணு செயல்பாட்டை எவ்வாறு மாற்றலாம் என்பதை ஆராயப் பயன்படுகிறது.

“ஒரே கலத்தில் மரபணு செயல்பாடு மற்றும் மரபணு மடிப்புகளை அளவிடுவது குரோமோசோம் கட்டமைப்பை நோய் தொடர்பான மரபணு திட்டங்களுடன் நேரடியாக இணைக்க அனுமதிக்கிறது” என்று ஆராய்ச்சிக்கு இணை தலைமை தாங்கிய கணக்கீட்டு உயிரியல் துறையின் திட்ட விஞ்ஞானி யாங் ஜாங் கூறினார். “பல மூளை உயிரணு வகைகளில், இந்த இணைந்த பார்வை அல்சைமர் நோயில் 3D மரபணு மறுசீரமைப்பின் நிலையான கையொப்பத்தை வெளிப்படுத்தியது மற்றும் எதிர்கால இயந்திரவியல் மற்றும் சிகிச்சை ஆராய்ச்சிக்கான ஒழுங்குமுறை பகுதிகளுக்கு முன்னுரிமை அளிக்க எங்களுக்கு உதவியது.”

டிஎன்ஏ அமைப்பு குறைவான வித்தியாசமாகிறது

அல்சைமர் நோயால் பாதிக்கப்பட்டவர்களிடமிருந்து உயிரணுக்களின் மரபணு கட்டமைப்பில் பல நிலையான வேறுபாடுகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்துள்ளனர்.

மரபணுவின் பெரிய பிரிவுகள் பொதுவாக ஒப்பீட்டளவில் வேறுபட்ட செயலில் மற்றும் செயலற்ற பகுதிகளாக பிரிக்கப்படுகின்றன. அல்சைமர் உயிரணுக்களில், இந்த எல்லைகள் தெளிவாக வரையறுக்கப்படவில்லை. ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த முறையை “பெட்டிகளின் அதிகரித்த கலவை” என்று விவரிக்கிறார்கள்.

பல வகையான மூளை செல்கள் மரபணுவின் அண்டை பகுதிகளுக்கு இடையே குறைவான தொடர்புகளையும், தொலைதூர பகுதிகளுக்கு இடையே அதிக தொடர்பையும் காட்டியது. அதிக கலப்புப் பெட்டிகளைக் கொண்ட செல்கள் குறைவான ஒட்டுமொத்த மரபணு செயல்பாடுகளைக் கொண்டிருக்கும்.

மரபணுக்களுக்கும் அருகிலுள்ள ஒழுங்குமுறை கூறுகளுக்கும் இடையிலான பலவீனமான தொடர்புகளையும் குழு கவனித்தது, அவை பொதுவாக அந்த மரபணுக்கள் இயக்கப்பட்டதா அல்லது முடக்கப்பட்டதா என்பதைக் கட்டுப்படுத்த உதவுகிறது. அதே நேரத்தில், சில இடைநிலை-தூர தொடர்புகள் வலுப்பெற்றுள்ளன.

இந்த கட்டமைப்பு வேறுபாடுகள் நியூரான்கள் மற்றும் ஒத்திசைவுகளில் ஈடுபடும் நிரல்களில் குறைக்கப்பட்ட செயல்பாடுகளுடன் தொடர்புடையது, அத்துடன் வளர்சிதை மாற்றத்தில் மாற்றங்கள் மற்றும் செல்லுலார் அழுத்தத்திற்கான பதில்கள். மூளையின் ஆரோக்கியத்தை பராமரிப்பதிலும் சேதத்திற்கு பதிலளிப்பதிலும் முக்கிய பங்கு வகிக்கும் மூளையில் உள்ள நோயெதிர்ப்பு செல்கள், மைக்ரோக்லியாவில் உள்ள முதுமை தொடர்பான திட்டங்களுக்கான இணைப்புகளையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டுபிடித்தனர்.

எதிர்கால அல்சைமர் சிகிச்சைக்கான சாத்தியமான தடயங்கள்

ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த மூலக்கூறு மாற்றங்களை அப்படியே மூளை திசுக்களில் வரைபடமாக்கியபோது, ​​மரபணு மறுசீரமைப்பு மாற்றப்பட்ட மரபணு செயல்பாட்டுடன் மட்டுமல்லாமல், திசுக்களில் மூளை செல்கள் எவ்வாறு ஒழுங்கமைக்கப்பட்டுள்ளன என்பதில் உள்ள வேறுபாடுகளுடனும் இணைக்கப்பட்டுள்ளது என்பதைக் கண்டறிந்தனர்.

அல்சைமர் நோய் உயிரியலின் மற்றொரு முக்கியமான அடுக்காக மரபணுவின் முப்பரிமாண அமைப்பை முடிவுகள் நிறுவுகின்றன. மரபணு கட்டமைப்பில் என்ன மாற்றங்கள் நேரடியாக நோய்க்கு பங்களிக்கக்கூடும் என்பதை சோதிக்க ஒரு கட்டமைப்பை ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு வழங்குகிறார்கள்.

அல்சைமர் நோயின் முன்னேற்றத்திற்கு குறிப்பிட்ட கட்டமைப்பு மாற்றங்கள் பங்களிக்கின்றனவா என்பதையும், பாதிக்கப்பட்ட ஒழுங்குமுறைப் பகுதிகளில் ஏதேனும் புதிய சிகிச்சைக்கான இலக்குகளாக மாற முடியுமா என்பதையும் எதிர்கால ஆய்வுகள் இப்போது தீர்மானிக்க முடியும்.

தேசிய சுகாதார நிறுவனங்களின் மானியங்களால் இந்த ஆராய்ச்சி ஆதரிக்கப்பட்டது. மற்ற CMU ஆசிரியர்களில் முனைவர் பட்ட மாணவர்களான ஷாகுல் ஆலம் மற்றும் ஷிகே வாங் மற்றும் முதுகலை ஆராய்ச்சி கூட்டாளியான ஜுன்ஜி டாங் ஆகியோர் அடங்குவர். மற்ற பிட் ஆசிரியர்களில் முனைவர் பட்ட மாணவர்களான அலெக்சாண்டர் கே. குனிஸ்கி மற்றும் ஜூட் பரூடி, பிந்தைய இளங்கலை ஆய்வாளர்கள் சாஹர் மற்றும் சஹேல் கோர்பனிகலாதே மற்றும் வருகை தரும் அறிஞர் ஷிஹான் வாங் ஆகியோர் அடங்குவர். குழுவில் எம்ஐடி மற்றும் ஹார்வர்டின் பிராட் இன்ஸ்டிடியூட் ஆராய்ச்சியாளர்கள் இருந்தனர்; கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகம், லாஸ் ஏஞ்சல்ஸ்; வாஷிங்டன் பல்கலைக்கழகம்; மற்றும் ரஷ் அல்சைமர் நோய் மையம்.