Wenn es darum geht, zu verstehen, wie Neuronen miteinander verbunden und bilden die schaltkreise im Gehirn, die Wissenschaftler seit Jahrzehnten haben sich die Netzhaut von der bescheidenen Labor-Maus ein Idealer Modellorganismus. Aber als Modell für die vision und vision-Erkrankungen, die Mäuse sind einfach nicht ausgerüstet.
Das problem, sagte Joshua Sanes, Jeff C. Tarr Professor der Molekularen und Zellulären Biologie und Direktor des Center for Brain Science, es fehlt die fovea—einen kleinen, spezialisierten Bereich in der Netzhaut, die macht scharfe zentrale vision möglich. Unter den Säugetieren sind nur Primaten haben eine fovea, so dass es alle, aber unmöglich zu studieren, solche Fragen in Mäusen.
Und obwohl die fovea wurde gut untersucht seit Jahrzehnten—das haben Forscher nachgewiesen, sowohl funktionelle und strukturelle Spezialisierung in der Fovea Zellen, die Mechanismen, die Anlass zu diesen unterschieden haben, blieb ein Rätsel.
Um zu beginnen, zu entwirren das Geheimnis, ein team von Forschern unter der Leitung Sanes, applied high-throughput genetic sequencing-Methoden erstellen, die erste zelluläre atlas der Primaten-retina, und festgestellt, dass während der fovea und peripheren Netzhaut teilen die meisten die gleichen Zelltypen, die Zellen befinden sich in unterschiedlichen Anteilen in jeder region, und viele zeigen unterschiedliche genexpressionsmuster.
Die Studie, Sanes sagte, bietet eine wichtige Grundlage für die Forscher auf zu bauen, wie Sie versuchen zu verstehen, wie vision arbeitet in Primaten, einschließlich des Menschen, und wie die vision kann gestört werden durch Krankheit. Die Arbeit ist beschrieben in einem Papier veröffentlicht in Zell am Februar 21.
Zum erstellen der zellulären atlas, Sanes und Kollegen begann mit rund 165.000 Zellen gesammelt die Netzhaut von Makaken—über die Hälfte der Fovea Zellen, und die Hälfte von denen waren die peripheren Zellen, die dann verwendet genetische Werkzeuge, um Sie zu trennen in Ihren verschiedenen Arten.
Insgesamt Sanes sagte, das team identifiziert, die zwischen 65 und 70 verschiedenen Arten sowohl in der Fovea und peripheren Zellen sowie die Gene jedes Typs express, und die Ergebnisse, sowohl gute als auch schlechte Nachrichten.
Die gute Nachricht, Sanes sagte, war, dass auch Sie kam mit Ideen, was macht die fovea besonderes.
„Über 90 Prozent der Zelltypen sind geteilt, aber was noch zu sagen ist, dass…Sie bringen eine Menge verschiedener Gene,“ Sanes sagte. „Wir glauben, dass der Blick auf jene Gene, die uns helfen wird, eine Menge erklären, der funktionale Unterschied zwischen einer Zelle in der fovea und eines in der Peripherie.“
Die schlechte Nachricht, er sagte, war, dass, wenn das team versucht zu finden, Maus-Entsprechungen der wichtigste Typ, der sendet, die Nachricht von der fovea an das Gehirn, genannt der „Zwerg Ganglienzellen,“ Namen für Ihre kleine Größe, Sie sind weitgehend der kam leer.
„Leider, ‚Zwerge‘ sind die überwiegende Mehrheit der Fovea Ganglienzellen,“ Sanes sagte. „Wir hatten gehofft, wir würden das Maus-äquivalent zu den Zellen…und so konnten wir studieren Sie Sie mit allen Werkzeugen, die wir bereits entwickelt, aber das haben wir nicht. So, dass war eine Enttäuschung.“
Bewaffnet mit einem zellularen atlas, Sanes und Kollegen wandte sich an fast 200 Genen beteiligt, die in Blendender Krankheiten, und festgestellt, dass einige, insbesondere jene im Zusammenhang mit Makula-degeneration und diabetische Makula-ödem, ausgedrückt in der Fovea Zellen—eine verlockende Ahnung, warum solche Krankheiten, die Wirkung der fovea. Die Makula ist ein etwas größeren Bereich der Netzhaut mit der Makula in Ihrer Mitte, damit „dieses Muster macht Sinn“, sagt Sanes.
„Zum Beispiel, fanden wir eine Makula-degeneration, Anfälligkeit gen exprimiert wird, deutlich höhere Niveau in der Fovea Stäbchen und Zapfen als in den peripheren Stäbchen und Zapfen,“ Sanes sagte. „Das kann in Bezug auf die Tatsache, dass es eine Makula-Erkrankung. Ähnlich wie für das diabetische Makulaödem, fanden wir zwei Anfälligkeit Gene exprimiert auf höheren Ebenen in den Blutgefäßen in der Makula als die Peripherie. Diese beiden Erkrankungen gehören zu den führenden Ursachen von Blindheit in den USA und viel von der Welt.
„Wir haben auch die Gene zurück, um die Maus zellulären atlas, und in vielen Fällen werden Sie entweder nicht geäußert oder ausgedrückt wurden in verschiedenen Zellen,“ Sanes fortgesetzt. „Das deutet darauf hin, dass, zumindest für einige dieser Krankheiten, auf der Suche, wie ein gen fungiert bei Mäusen werden möglicherweise nicht sehr aussagekräftig, weil es nicht sein kann, ausgedrückt in den gleichen Zellen.“
Vorwärts gehend, Sanes sagte, die zelluläre atlas könnte als eine wertvolle Ressource sowohl für die Untersuchungen konzentrierten sich auf bestimmte Krankheiten sowie grundlegende Wissenschaft Fragen.
„Über die Krankheit auf der Seite, nur mit diesem wissen können wir denken über bessere Behandlungen,“ Sanes sagte. „Das könnte auch eine Grundlage für die Untersuchung der pathologischen material. Wir sind in Zusammenarbeit mit Menschen, die überhöhten Augen im Laufe der Jahre für verschiedene Zwecke, was bedeutet, dass wir beginnen konnten, Hypothesen zu testen,—also, wenn wir denken, dass vielleicht Menschen mit Glaukom fehlen eines bestimmten zelltyps oder die expression eines Gens zu niedrig oder zu hoch ist, können wir das testen.
