人类遗传学和生物学之间的相互作用的研究在大范围内已经成为可能的一种强有力的新的干细胞技术。
利用加文医学研究所(Garvan Institute of Medical Research)开发的一项技术,来自数百人的干细胞样本可以在同一个培养皿中进行研究,这有可能彻底改变复杂人类特征和个性化医疗的研究。
在体内,干细胞可以分化成各种细胞类型,使研究人员能够在人体细胞上研究疾病和测试药物。然而,由于这些研究需要来自数百甚至数千名捐赠者的样本,因此所涉及的成本和时间是重大障碍。
加文团队开发的“培养皿中的村庄”技术可以使研究效率提高100倍,通过在同一个培养皿中同时培养和检查来自大量供体的干细胞,可以加快研究速度。
先前的群体基因组学研究使用一种称为批量RNA测序的方法来评估基因表达,该方法基本上将几种细胞类型的可变表达平均为单一指标。
这隐藏了某些细胞或细胞类型之间的任何区别,并可能给出样本中基因表达方式的扭曲或不完整的图像,这可能最终导致不正确或误导性的发现。
研究人员发明了“村庄”策略,即在一个培养皿中培养来自各种供体的干细胞,并使用称为单细胞测序的过程对其进行分析,以解决这些困难。
他们的研究结果表明,这种策略保留了每种文化的独特特征。这为研究人员提供了一种有效的方法,可以将研究规模扩大到准确代表总体所需的巨大样本量。
“盘子里的村庄”技术提供了对难以接近的人体器官系统的广泛研究。不再需要从器官捐献者那里获得活体组织样本来制造器官特异性细胞,而且只研究少量人体细胞的限制也被消除了。
例如,通过从数千人身上提取心脏细胞,可以比直接收集组织更有效地了解心脏疾病。
鲍威尔补充说:“医学研究经常依赖于动物模型,这并不是人类生理的完美代表。诱导多能干细胞可以从患者血液样本中产生,提供患者的完整DNA图谱,然后可以分化成人体几乎任何类型的细胞。从基础科学的角度来看,基于干细胞的系统是一种强大的手段,可以深入了解人类遗传学和生物学之间的关系,这是动物模型无法实现的。”
这项技术将允许进行快速临床试验,以预测患者群体对药物的反应,从而开发新的治疗方法。
Neavin博士进一步补充说:“一个例子是评估心脏毒性,或路易体积聚在帕金森病中来自患者的数百个细胞系。这类研究将揭示遗传群体之间共有的和独特的反应,而不是反映单个个体。这些见解可以通过预先选择可能受益的患者群体来为临床试验提供信息。总的来说,这种方法可以改变我们将干细胞科学转化为精确治疗的能力。”
这项研究发表在《自然通讯》杂志上。
这是与昆士兰大学、墨尔本大学和孟席斯研究所的科学家在人口基因组学和干细胞研究之间的界面上密切合作的大量工作的一部分。
鲍威尔总结道:“我们期待着看到我们的村庄系统如何被用来获得对复杂特征和疾病的遗传基础的前所未有的见解,转化为精确的诊断,量身定制的治疗,为所有人提供更好的健康。”