由于采用了新开发的计算方法，卢森堡研究人员可以准确预测一个细胞亚群如何转化为另一个细胞亚群。
“例如，该方法在替代疾病过程中丢失的细胞亚群时具有巨大的再生医学潜力，”卢森堡系统中心计算生物学组负责人Antonio del Sol博士解释道。卢森堡大学的生物医学(LCSB)。
科学家们与瑞典卡罗林斯卡医学院的帕金森病研究人员合作，测试了他们的方法的实际可行性。
他们表明，基于计算预测，来自大脑的干细胞确实可以重新编程并最终转化为所需的神经元亚型。研究人员在Nature Communications上展示了他们的成果。
识别细胞亚型
皮肤细胞和神经元不一样，只要从它们身上看就可以清楚地了解它们。但即使是相同类型的细胞也可能在遗传活动方面存在细微差异，这可能对其细胞功能产生强大影响，从而产生不同的细胞亚群或亚型。
例如，多巴胺能神经元是大脑中产生神经递质多巴胺的神经细胞。在帕金森病的过程中，中脑黑质中的这些细胞死亡 - 但不是全部。这些细胞中只有一种特定亚型消失。
del Sol解释说：“特定细胞亚型的特征由一些相互作用的调节基因来表征和维持”。“然而，使用现有的分析方法，子类型之间的差异是微妙的，难以检测。”
为了解决这个问题，del Sol和他的团队开发了计算平台“TransSyn”。其预测基于群体中个体细胞的基因表达程序。
在多步计算管道之后，TransSyn搜索细胞亚型之间的细微差异。研究人员知道，总有多种协同相互作用的调节基因共同作用来表征亚型。一旦针对每种亚型鉴定出这些协同的“转录核心”，就有足够的数据转移到实验室应用上，例如将一种细胞亚型转化为另一种细胞亚型。为此，科学家们用特定因子处理细胞培养物以改变基因表达谱。这些因子激活某些基因，同时激活其他基因。
根据卢森堡的预测，瑞典卡罗林斯卡研究所的研究人员将人类神经上皮干细胞(hNES细胞)从后脑转变为能够发育成多巴胺能神经元的中脑多巴胺能神经元祖细胞。“这可能被证明是帕金森病细胞治疗的策略，”del Sol断言。
测试实验室中的预测
卢森堡研究人员目前正在继续测试其平台的适用性，例如与美国格拉德斯通研究所合作。
由Deepak Srivastava领导的美国研究人员正在寻找一种有效的方法将右心室的心脏细胞转化为左心室的心脏细胞，反之亦然 - 因为这两种亚型在其基因表达谱和功能活动方面表现出微妙的差异。
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