Beckman İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları, kimya profesörü Jonathan Sweedler ve biyomühendislik profesörü Fan Lam, uzaysal omik teknolojilerinin beynin moleküler karmaşıklığını farklı ölçeklerde nasıl ortaya çıkarabileceğinin ana hatlarını çizdiler. Araştırmaları Nature Methods'ta yer alıyor.
Araştırmacılar ve meslektaşları, beynin sağlıkta ve hastalıkta nasıl çalıştığını daha iyi anlamak amacıyla hücre özgüllüğüne sahip 3 boyutlu moleküler haritalar oluşturmak için derin öğrenmeyle entegre bir biyokimyasal görüntüleme çerçevesi kullandılar. Lam, “Beyne kimyasal olarak bakarsanız, içinde birçok malzeme bulunan bir çorbaya benzer. Beynin biyokimyasını, uzaysal-zamansal olarak nasıl organize edildiğini ve bu kimyasal reaksiyonların bilgi işlemi nasıl desteklediğini anlamak, beynin hastalık sırasında olduğu kadar sağlıkta da nasıl çalıştığına dair daha iyi bir fikre sahip olmak için kritik öneme sahiptir.” dedi.
Beynin kimyasal bileşenlerinin birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini anlamak için araştırmacılar, büyük miktarda yüksek çözünürlüklü veri toplamak ve analiz etmek amacıyla kütle spektrometresi görüntüleme adı verilen yeni bir görüntüleme tekniği kullandılar. Ayrıca, tek beyin hücrelerindeki tek tek moleküller hakkında veri elde etmek için tek hücreli metabolomik ve hesaplama araçlarını kullandılar; bu, benzeri görülmemiş hızlarda ve ölçeklerde veri edinilmesini mümkün kıldı.
Sweedler, “Çoğu insan depresyon ve Alzheimer gibi beyin hastalıklarının nörokimyasal dengesizliklerden kaynaklandığı hissine sahiptir. Ancak bu dengesizliklerin incelenmesi gerçekten zordur ve beyindeki sorunlar sırasında kimyasalların farklı ölçeklerde (örneğin doku düzeyinde ve bireysel hücre düzeyinde) nasıl etkileşime girdiğini anlamak zordur. Hücre tipi spesifikliğine sahip kimyasal dağılımların 3 boyutlu haritalarını oluşturmak, araştırmacıların beyindeki karmaşık biyokimyayı daha iyi anlamalarını sağlıyor ve bu da uzun vadede şu anda tedavi edilemeyen nörolojik hastalıkların ele alınmasına yardımcı olacak.” dedi.
Beckman Enstitüsü Lisansüstü Araştırmacısı, ilk yazar Richard Xie, “Küçük etkileşimlerin ilginç araştırma konuşmalarına ve sonunda büyük ölçekli işbirlikçi çalışmalara nasıl dönüşebildiği beni gerçekten şaşırtıyor. Başka bir alandan ilham alabileceğiniz için önemli olan açık fikirli ve disiplinler arası olmaktır. Beynin biyokimyasal manzarasını daha iyi tasvir etmek için gruplar arasındaki farklı uzmanlıklardan yararlanarak araç tasarlama alanındaki ilerleme konusunda çok heyecanlıyım.” diye ekledi.
Araştırmacılar ve meslektaşları, beynin sağlıkta ve hastalıkta nasıl çalıştığını daha iyi anlamak amacıyla hücre özgüllüğüne sahip 3 boyutlu moleküler haritalar oluşturmak için derin öğrenmeyle entegre bir biyokimyasal görüntüleme çerçevesi kullandılar. Lam, “Beyne kimyasal olarak bakarsanız, içinde birçok malzeme bulunan bir çorbaya benzer. Beynin biyokimyasını, uzaysal-zamansal olarak nasıl organize edildiğini ve bu kimyasal reaksiyonların bilgi işlemi nasıl desteklediğini anlamak, beynin hastalık sırasında olduğu kadar sağlıkta da nasıl çalıştığına dair daha iyi bir fikre sahip olmak için kritik öneme sahiptir.” dedi.
Beynin kimyasal bileşenlerinin birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini anlamak için araştırmacılar, büyük miktarda yüksek çözünürlüklü veri toplamak ve analiz etmek amacıyla kütle spektrometresi görüntüleme adı verilen yeni bir görüntüleme tekniği kullandılar. Ayrıca, tek beyin hücrelerindeki tek tek moleküller hakkında veri elde etmek için tek hücreli metabolomik ve hesaplama araçlarını kullandılar; bu, benzeri görülmemiş hızlarda ve ölçeklerde veri edinilmesini mümkün kıldı.
Sweedler, “Çoğu insan depresyon ve Alzheimer gibi beyin hastalıklarının nörokimyasal dengesizliklerden kaynaklandığı hissine sahiptir. Ancak bu dengesizliklerin incelenmesi gerçekten zordur ve beyindeki sorunlar sırasında kimyasalların farklı ölçeklerde (örneğin doku düzeyinde ve bireysel hücre düzeyinde) nasıl etkileşime girdiğini anlamak zordur. Hücre tipi spesifikliğine sahip kimyasal dağılımların 3 boyutlu haritalarını oluşturmak, araştırmacıların beyindeki karmaşık biyokimyayı daha iyi anlamalarını sağlıyor ve bu da uzun vadede şu anda tedavi edilemeyen nörolojik hastalıkların ele alınmasına yardımcı olacak.” dedi.
Beckman Enstitüsü Lisansüstü Araştırmacısı, ilk yazar Richard Xie, “Küçük etkileşimlerin ilginç araştırma konuşmalarına ve sonunda büyük ölçekli işbirlikçi çalışmalara nasıl dönüşebildiği beni gerçekten şaşırtıyor. Başka bir alandan ilham alabileceğiniz için önemli olan açık fikirli ve disiplinler arası olmaktır. Beynin biyokimyasal manzarasını daha iyi tasvir etmek için gruplar arasındaki farklı uzmanlıklardan yararlanarak araç tasarlama alanındaki ilerleme konusunda çok heyecanlıyım.” diye ekledi.
Kaynak
Bu rehber yardımcı oldu mu?
DoktorClub’da Keşfet
