जर्नल ऑफ़ स्टेम सेल रिसर्च एंड थेरेपी

अमूर्त

जैव सूचना विज्ञान दृष्टिकोण का उपयोग करके तंत्रिका पुनर्प्रोग्रामम की खोज

थिलीपन सेकरन, राजकुमार पी. थुम्मर और फ्रैंक एडेनहोफर

हाल के अध्ययनों से पता चलता है कि स्तनधारी कोशिकाओं को एक अप्रत्याशित सरल तरीके से प्रतिलेखन कारकों की एक्टोपिक अभिव्यक्ति द्वारा कृत्रिम रूप से पुनःप्रोग्राम किया जा सकता है । रोगी-व्युत्पन्न पुनःप्रोग्राम की गई कोशिकाओं में कोशिका प्रतिस्थापन चिकित्सा, दवा विषाक्तता अध्ययन और रोग मॉडलिंग जैसे जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए बहुत संभावनाएं हैं। फाइब्रोब्लास्ट जैसी दैहिक कोशिकाओं को Oct4, Sox2, Klf4 और cMyc के अतिव्यापन द्वारा तथाकथित प्रेरित प्लुरिपोटेंट स्टेम कोशिकाओं (iPSCs) में विभेदित किया जा सकता है जो भ्रूण स्टेम कोशिकाओं (ESCs) के समान हैं। हालाँकि, iPSCs का उपयोग करने वाले नैदानिक ​​अनुप्रयोगों में अपूर्ण विभेदन के कारण ट्यूमर गठन का जोखिम होता है। हाल ही में, यह प्रदर्शित किया गया है कि प्रतिलेखन कारक-संचालित पुनःप्रोग्रामिंग फाइब्रोब्लास्ट को न्यूरॉन्स, कार्डियोमायोसाइट्स, हेपेटोसाइट्स के साथ-साथ तंत्रिका पूर्वजों में सीधे रूपांतरण को सक्षम बनाता है। विभिन्न समूहों ने प्रतिलेखन कारकों और मीडिया स्थितियों के विभिन्न संयोजनों का उपयोग करके फाइब्रोब्लास्ट को बहुशक्तिशाली प्रेरित तंत्रिका स्टेम कोशिकाओं (iNSCs) में सीधे रूपांतरण के लिए प्रोटोकॉल का विस्तार किया। इन अध्ययनों से पता चला है कि iNSCs प्राथमिक ऊतक से प्राप्त NSCs के समान आकारिकी, जीन अभिव्यक्ति और स्व-नवीनीकरण क्षमता प्रदर्शित करते हैं। इसके अलावा, ये iNSC न्यूरॉन्स, एस्ट्रोसाइट्स और ऑलिगोडेंड्रोसाइट्स में विभेदित होते हैं जो इन कोशिकाओं की बहुलता को दर्शाता है। यहाँ, हम इन अध्ययनों में रिपोर्ट की गई पुनर्प्रोग्राम की गई कोशिकाओं की जीन अभिव्यक्ति प्रोफ़ाइल की तुलना करते हैं ताकि बायोइन्फ़ॉर्मेटिक्स दृष्टिकोणों का उपयोग करके उत्पन्न iNSCs के बीच अभिव्यक्ति प्रोफ़ाइल में समानता निर्धारित की जा सके। हम एक सामान्य वर्कफ़्लो प्रदान करते हैं जिसे पुनर्प्रोग्राम की गई कोशिका आबादी की स्थिति का मूल्यांकन करने के लिए लागू किया जा सकता है। पदानुक्रमिक क्लस्टरिंग विश्लेषण और प्रमुख घटक विश्लेषण (PCA) का उपयोग करके, हम दिखाते हैं कि iNSCs अधिक निकटता से मिलते जुलते हैं। दूसरी ओर, iNSCs अध्ययन के 4F iNSC (देर से) के समान हैं जैसा कि पदानुक्रमिक क्लस्टरिंग विश्लेषण द्वारा आंका गया है। हमारा अध्ययन दर्शाता है कि पुनर्प्रोग्राम की गई कोशिकाओं की ट्रांसक्रिप्शनल स्थिति का मज़बूती से आकलन करने और उनकी सेलुलर कार्यक्षमता का अनुमान लगाने के लिए बायोइन्फ़ॉर्मेटिक्स दृष्टिकोण विशेष रूप से मूल्यवान हैं।