细胞通过细胞,科学家们建立一个高分辨率的地图阿尔茨海默氏症的大脑变化
如果你把人死于大脑的神经退行性疾病的一个健康的人,你不能错过的区别:对于严重阿尔茨海默氏症,大脑将明显较小,与巨大的差距,通常雀巢接近。
这个收缩,称为脑萎缩由于神经元的死亡,他们的关系在整个皮层,皱巴巴的,大脑的外层。没人知道引发阿尔茨海默病大脑这些巨大的变化疾病,更不用说如何阻止或逆转。
但艾伦研究所的神经学家和他们的合作者关注变化更小,颗粒规模,希望能提供非常详细的了解什么出错在阿尔茨海默氏症。他们刚刚公布的一些第一个数据显示特定类型的神经元和其他大脑细胞死亡在阿尔茨海默氏症或其他变化,使用尖端技术对单个细胞进行分类基于他们的基因做什么。这种方法可能最终确定新目标更好的疗法减缓或阻止疾病的进展通过阻止这些特定细胞群死亡。
这种映射的方法是最近才可能患病的大脑细胞细节,由于新技术研究大量的个人脑细胞,Ed Lein说,博士,艾伦脑科学研究所的资深研究员艾伦研究所的一个部门的首席研究员西雅图阿尔茨海默氏症的大脑细胞的阿特拉斯团队发布了新的数据。
“我们真的在开发新工具来研究取得了显著进展人类的大脑真的,这带来了全新的可能性为研究疾病,“Lein博士表示。“作为我们开发了这些工具,很明显,我们可以通过创建一个更高的分辨率产生重大影响阿特拉斯阿尔茨海默氏症实际上是什么样子的细胞水平上。"
老年痴呆症的基础知识
西雅图阿尔茨海默病大脑细胞阿特拉斯财团,或者SEA-AD,是一个国家Aging-funded研究所总部艾伦研究所合作,与其他研究项目在威斯康辛大学医学和华盛顿Kaiser Permanente健康研究所。公开数据集获取大规模从超过120万个神经元细胞和分子信息和其他脑细胞从84人捐献自己的大脑科学后死亡,以及详细的amyloid-β显微镜图像和其他疾病相关蛋白质在他们的大脑。
细胞技术用于该财团建立了以前的工作在艾伦研究所和其他地方,大脑通过nih资助计划,使用基因开启个人大脑细胞分类成离散的类型。第一次使用这些方法理解的基本细胞健康大脑的积木,他们正在转向理解阿尔茨海默病的一个新的水平细节和解决。
”,因为我们还不知道的许多可能的途径是阿尔茨海默氏症中最重要的,我们需要有最全面的照片可能相关的大脑细胞的变化,”理查德•j•赫德说,医学博士主任,国家卫生研究院的国家老化研究所。“进步如这意味着我们有一个增加的理解是什么疾病,因此更好的策略能够有效地预防和治疗的希望。”
科学家们仍然不知道引发阿尔茨海默病的生理变化,折磨超过600万美国人痴呆的最常见原因。几十年来,科学家们认为淀粉样斑块——大团的天然蛋白质,amyloid-β,这是有毒的神经元在高水平的根源阿尔茨海默氏症。但一些最近开发的药物分解淀粉样斑块已经很少,如果有的话,影响疾病进展。SEA-AD团队想回到基础,识别个体的大脑和其他神经元细胞死亡或改变随着阿尔茨海默病的发展,开发靶向治疗的最终目标来保护这些细胞在他们死之前。
在第一个数据发布,分析大脑的细胞从一个区域,团队确定某些类型的神经元选择性地容易受到疾病的,而其他类型的脑细胞大量增加。理解疾病的真正的根细胞需要更多的数据,从大脑的部分。
“这一数据发布是第一的。我希望这个版本和将来的版本中,我们将生成数据,给我们线索实际上这种疾病是如何工作的,”医学博士c·基恩德克说博士,教授,南希和巴斯特·阿佛德赋予主席在华盛顿大学医学和神经病理学的一个调查数据中释放。“更多的科学家,用创新的方法来理解这种疾病,更有可能的是,我们要找到这些药物靶点和开发药物是有效的。”
阿尔茨海默氏症的大脑部分列表
阿尔茨海默病不会影响整个大脑。这种疾病开始在大脑中与记忆有关的区域称为内嗅皮层,开始影响大脑的附近部分随着病情的发展,最终造成整个皮层神经元。最终,西雅图的研究人员想了解整个疾病的进展,但对他们的第一个数据发布,他们集中在一个区域的皮质颞中回,大约影响中途在阿尔茨海默氏症的过程中发展。
的84人捐献自己的大脑研究代表了光谱在阿尔茨海默病的所有阶段,从健康老龄化严重痴呆,都是参与者成人思想的变化(ACT)的研究中,长期研究领导的大脑衰老Kaiser Permanente华盛顿和威斯康辛大学医学,或在威斯康辛大学医学研究阿尔茨海默病研究中心。大脑捐款通过华盛顿大学医学院的协调BioRepository和综合研究(大脑)实验室,由基恩,他形容的大脑捐赠“科学人能给的最好的礼物,没有这个研究是不可能的。”
科学家们使用各种各样的分子特征,包括化验来识别基因开启单个细胞在一个方法称为RNA单细胞测序,分类超过120万84捐赠者的脑细胞单个细胞类型。科学家们相比,这些细胞类型的年轻、健康的大脑捐赠者-程控参考图生成的早些时候由艾伦研究所团队和他们的合作者通过nih大脑倡议细胞网络普查。单细胞分析,该小组还进行高度量化神经病理学的大脑区域,以更好地了解疾病相关蛋白质的空间结构和特定类型的细胞在捐助者的大脑。
深入研究数据,科学家们发现一些有趣的差异在阿尔茨海默氏症病人的细胞。例如,他们发现的一些神经元选择性地容易受到阿尔茨海默氏症是那些使远程连接(想想公路而不是街道)在大脑皮层,大脑的中心更复杂的认知功能。这些特定的神经元的损失与疾病的影响:老年痴呆症患者主要失去认知能力如记忆、语言和学习。他们也看到某些non-neuronal比例的增加大脑细胞,包括小胶质细胞,它作为大脑的免疫细胞。
“现在我们看到这些特定的神经元数量下降,最大的问题是为什么?”凯尔Travaglini说,博士,一位科学家艾伦研究所SEA-AD组的人将发现周二发布的数据,8月2日,在阿尔茨海默氏症协会国际会议在圣地亚哥。“视觉识别脆弱人群提供服务并创建一个治疗加以保护,防止它死亡。为了到达那里,我们需要首先理解为什么这些神经元死亡。”
科学家们希望筛选差异基因是如何打开或关闭的阿尔茨海默病将开始解决这个问题。他们也计划调查更多的大脑区域以完全理解课程阿尔茨海默氏症在破坏性的进展。
“我们不会解决这个问题通过观察一个大脑区域,“Lein博士说。“我们想要描述轨迹的疾病,因为他们3月在大脑区域和在这些大脑区域在不同的细胞类型,包括早期和晚期的疾病影响的地区。最终目标是发现早期,因果事件发生在疾病仍然是潜在可逆的。”
打开数据发布SEA-AD一般科学界对于任何数据和资源的探索,包括:
- 一个转录组比较查看器并排,捕获基因活性的变化之间的单个细胞健康,参考群体的大脑和大脑84捐赠者的光谱阿尔茨海默氏症。观众可以通过细胞类型过滤或由几个不同捐赠者的特征,包括死亡年龄、性别、痴呆,和多年的教育。
- 一个转录组的探险家显示参考集MTG大脑细胞的健康,参考捐助者。这个数据可视化显示这个地区的所有细胞类型之间的关系,以及对任何感兴趣的基因表达水平。
- 捐助指数和神经病理学图像查看器捕获的人口,从84年临床、认知和病理信息的大脑从每个捐赠者和详细的病理图像和量化大脑地区。威斯康辛大学医学病理学团队开发了机器学习方法精确地量化这些图像的疾病相关的蛋白质水平。
- 的链接SEA-AD转录组数据陈扎克伯格细胞的基因,为单细胞数据集交互式数据浏览。
- 的链接SEA-AD染色质易访问性数据在加州大学圣克鲁斯分校的基因组浏览器。
