Nowa technika mapowania komórek. Pierwsze badanie dało obiecujące wyniki

Na szkolnych lekcjach biologii uczymy się o cytoplazmie, jądrze, błonach, rzęskach, mitochondriach, rybosomach i tak dalej. Są to jednak tylko podstawy, zaś każda żywa komórka skrywa ogrom elementów, które dopiero czekają na odkrycie i opisanie.

Komórkowe organelle – znane z kolorowych rysunków obecnych w podręcznikach – to tylko czubek góry lodowej. Sęk w tym, że wykorzystywane przez biologów mikroskopy pozwalają oglądać struktury o rozmiarach nie mniejszych od 1 mikrometra (czyli milionowej części metra). Z drugiej strony istnieją techniki biochemiczne, umożliwiające pośrednie poznawanie obiektów mierzonych w nanometrach (miliardowych częściach metra).

Pojawia się tu pewna luka, dotycząca białkowej maszynerii zbyt małej do obserwacji optycznej, ale nieco zbyt dużej, aby ją skutecznie badać wyłącznie poprzez preparaty chemiczne. Aby tę lukę wypełnić, uczeni opracowali nową metodę łączącą powyższe i wzmocnioną potencjałem sztucznej inteligencji. Komputerowy system zbiera wszelkie, nawet najdrobniejsze dane, a następnie dzięki uczeniu maszynowemu, składa wszystko w całość, tworząc prawdopodobną mapę danego regionu komórki.

Multi-Scale Integrated Cell (MuSIC) – bo tak nazwano nowatorską technikę – został zaproponowany przez uczonych z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego wspomaganych przez kolegów z Uniwersytetu Stanforda oraz Królewskiego Instytutu Technologicznego w Sztokholmie.

"Naukowcy od dawna zdają sobie sprawę, że jest w komórce więcej rzeczy, o których nie wiemy, niż tych, o których wiemy. Teraz wreszcie możemy je poznać" – chwali projekt dr Trey Ideker, główny autor publikacji zamieszczonej w "Nature".

W pilotażowym badaniu przeprowadzonym przy pomocy MuSIC, wzięto pod lupę wycinek komórki ludzkiej nerki, zawierający 661 białek. Udało się zidentyfikować aż 70 składników, z czego połowa nie była dotąd znana nauce. Najciekawsza w tej grupie okazała się struktura związany z RNA, odgrywająca rolę w procesie splicingu (wycinaniu sekwencji niekodujących i łączenia kodujących).

Biolodzy nie mają wątpliwości, że w skali wszystkich typów komórek na odkrycie czekają tysiące interesujących obiektów. To szalenie istotne, ponieważ większość chorób w jakimś stopniu wiąże się z wadliwym działaniem poszczególnych komponentów komórek. MuSIC może więc przyczynić się w niedalekiej przyszłości do opracowania zupełnie nowych terapii.

Więcej informacji znajdziesz w źródle: T. Ideker, Y. Qin, E. Huttlin, A multi-scale map of cell structure fusing protein images and interactions, "Nautre".