Gesundheit

Die Fokussierung auf die fovea: Erste zelluläre atlas nachweisen konnten wertvolle Ressource in der Studie Verblindung Krankheiten

Für Jahrzehnte haben Wissenschaftler wandte sich an die Netzhaut des bescheidenen Labor-Maus ein Idealer Modellorganismus für das Verständnis, wie Neuronen miteinander verbunden und bilden die schaltkreise im Gehirn. Aber als Modell für die vision und vision-Erkrankungen, die Mäuse sind einfach nicht ausgerüstet.

Das problem, sagte Joshua Sanes, Jeff C. Tarr Professor der Molekularen und Zellulären Biologie und Direktor der Mitte für Gehirn-Wissenschaft, ist, dass Sie keine fovea-einen kleinen, spezialisierten Bereich in der Netzhaut, die macht scharfe zentrale vision möglich. Unter den Säugetieren sind nur Primaten haben eine fovea.

Die fovea wurde gut untersucht seit Jahrzehnten. Forscher haben gezeigt, sowohl die funktionalen und strukturellen Spezialisierung in der Fovea Zellen, aber die Mechanismen, die Anlass zu den Differenzen zwischen der fovea und in der peripheren Netzhaut haben, blieb ein Rätsel.

Um zu beginnen, zu entwirren das Geheimnis, ein team von Forschern unter der Leitung Sanes angewandte high-throughput genetic sequencing-Methoden erstellen, die erste zelluläre atlas of the primate retina. Sie fanden heraus, dass während der fovea und peripheren Netzhaut teilen die meisten die gleichen Zelltypen, die Zellen befinden sich in unterschiedlichen Anteilen in jeder region, und viele zeigen unterschiedliche gen-Expressionsmuster.

Die Studie, Sanes sagte, bietet eine wichtige Grundlage für die Forscher auf zu bauen, wie Sie versuchen zu verstehen, wie vision arbeitet in Primaten, einschließlich des Menschen, und wie kann es gestört werden, durch Krankheit. Die Arbeit ist beschrieben in einem Papier veröffentlicht in Zell am Feb. 21.

Zum erstellen der zellulären atlas, Sanes und seine Kollegen begannen mit rund 165.000 Zellen gesammelt die Netzhaut von Makaken, über die Hälfte von Ihnen Fovea und der halben Peripherie. Das team verwendete genetische Werkzeuge, um Sie zu trennen in Ihren verschiedenen Typen, Identifizierung von 65 bis 70 verschiedene Arten in beiden teilen des Auges, zusammen mit den Genen jeder Art ausdrückt.

Die Ergebnisse, sowohl gute als auch schlechte Nachrichten.

Die gute Nachricht, Sanes sagte, war, dass die Forscher kamen mit Ideen, über was macht die fovea besonderes. „Über 90 Prozent der Zell-Arten gemeinsam sind,“ Sanes sagte, „aber was noch zu sagen ist, dass … [zwei Arten] express eine Menge verschiedener Gene. Wir glauben, dass der Blick auf jene Gene, die uns helfen wird, eine Menge erklären, der funktionale Unterschied zwischen einer Zelle in der fovea und eines in der Peripherie.“

Die schlechte Nachricht war, dass, wenn das team versucht zu finden, Maus-äquivalente der wichtigsten Zell-Typ, der eine Nachricht sendet, die von der fovea an das Gehirn-genannt der „Zwerg Ganglienzellen“ für seine geringe Größe-Sie sind weitgehend der kam leer.

„Leider, ‚Zwerge‘ sind die überwiegende Mehrheit der Fovea Ganglienzellen,“ Sanes sagte. „Wir hatten gehofft, wir würden das Maus-äquivalent dieser Zellen … so konnten wir studieren Sie Sie mit allen Werkzeugen, die wir bereits entwickelt, aber das haben wir nicht. So, dass war eine Enttäuschung.“

Bewaffnet mit Ihren zellulären atlas, Sanes und seine Kollegen wandte sich an fast 200 Genen beteiligt, die in Blendender Krankheiten und gefunden, dass einige, insbesondere jene im Zusammenhang mit Makula-degeneration und diabetische Makula-ödem, ausgedrückt werden, die selektiv in der Fovea Zellen-eine verlockende Ahnung, warum diese Krankheiten betreffen vor allem die Makula: Die Makula ist ein etwas größeren Bereich der Netzhaut mit der Makula in Ihrer Mitte, also „dieses Muster macht Sinn“, sagte Sanes.

„Zum Beispiel, fanden wir eine Makula-degeneration, Anfälligkeit gen exprimiert wird, deutlich höhere Niveau in der Fovea Stäbchen und Zapfen als in den peripheren Stäbchen und Zapfen,“ Sanes sagte. „Das kann in Bezug auf die Tatsache, dass es eine Makula-Erkrankung. Ähnlich wie für das diabetische Makulaödem-wir fanden zwei Anfälligkeit Gene exprimiert auf höheren Ebenen in den Blutgefäßen in der Makula als in der Peripherie.“ Makula-degeneration und diabetische Makula-ödem gehören zu den führenden Ursachen von Blindheit in den USA und der Welt.

„Wir haben auch die Gene zurück, um die Maus zellulären atlas,“ Sanes Fort, „und in vielen Fällen werden Sie entweder nicht geäußert oder ausgedrückt wurden in verschiedenen Zellen. Das deutet darauf hin, dass, zumindest für einige dieser Krankheiten, auf der Suche, wie ein gen fungiert bei Mäusen werden möglicherweise nicht sehr aussagekräftig, weil es nicht sein kann, ausgedrückt in den gleichen Zellen.“

Vorwärts gehend, Sanes sagte, die zelluläre atlas könnte als eine wertvolle Ressource sowohl für die Untersuchungen konzentrierten sich auf bestimmte Krankheiten und für die grundlegende Wissenschaft Fragen.

„Über die Krankheit auf der Seite, nur mit diesem wissen können wir denken über bessere Behandlungen,“ Sanes sagte. „Das könnte auch eine Grundlage für die Untersuchung der pathologischen material. Wir sind in Zusammenarbeit mit Menschen, die überhöhten Augen im Laufe der Jahre für verschiedene Zwecke, was bedeutet, dass wir beginnen konnten, Hypothesen zu testen, – also wenn wir denken, dass vielleicht Menschen mit Glaukom fehlen eines bestimmten zelltyps oder die expression eines Gens zu niedrig oder zu hoch ist, können wir das testen.

„Auf der basic-research-Seite,“ fuhr er Fort, „können wir ein gen, dass wir Grund haben, zu denken, eine Rolle spielen könnte in der physiologischen Unterschiede in den Zellen und stellen Sie es in einem Maus-Zelle und sehen, ob es Veränderungen der Eigenschaften der Zelle. Dies gibt uns einen großen Vorsprung, da wir auf der Suche nach einer Antwort auf diese Art Fragen.“

Diese Forschung wurde unterstützt mit Mitteln aus dem National Eye Institute (Teil der National Institutes of Health), das Breite Institut und die BrightFocus Foundation.