Durch die Kombination fortschrittlicher molekularer Kartierungstechnologien und künstlicher Intelligenz (KI) veröffentlichen EPFL-Wissenschaftler einen Open-Source-„Atlas“, um ein tiefgreifendes Verständnis der Biologie von Rückenmarksverletzungen bei Mäusen zu ermöglichen. Diese Arbeit öffnet den Weg für neue Therapien.
Das menschliche Rückenmark sei eines der komplexesten biologischen Systeme, die die Wissenschaft kennt, stellte die EPFL am Mittwoch in einer Medienmitteilung fest. Diese zelluläre Komplexität erhöht die Herausforderungen einer wirksamen Behandlung von durch Rückenmarksverletzungen verursachten Lähmungen.
Bisher boten herkömmliche Bildgebungs- und Kartierungsmethoden nur einen allgemeinen Überblick über die zellulären Mechanismen von Rückenmarksverletzungen. Wissenschaftler haben durch ihr Open-Access-Projekt mit dem Namen „Tabulae Paralytica“.
“In diesem Studie„Wir wollten nicht mehr und nicht weniger, als das biologische Verständnis von Rückenmarksverletzungen zu revolutionieren“, schreibt Grégoire Courtine, Professor für Neurowissenschaften an der EPFL, zitiert in der Pressemitteilung. Die Arbeit ebnet den Weg für gezielte Behandlungen und eine Verbesserung der Heilung.“
Günstige Astrozyten
Die erste ist die gezielte Gentherapie. Entwickelt in Zusammenarbeit mit Bernard Schneider, Kollege beiNeuro-X-Institut An der EPFL basiert es auf einer entscheidenden Entdeckung: Forscher fanden heraus, dass eine bestimmte Art von Stützzellen, sogenannte Astrozyten, bei älteren Tieren ihre Fähigkeit verloren haben, auf Läsionen zu reagieren.
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„Während eines Großteils der letzten hundert Jahre glaubte man, dass Astrozyten für die neuronale Reparatur ungünstig seien. Unsere Daten widerlegen diese Annahme und deuten auf eine wesentliche Schutzfunktion dieser Zellen hin, die zur Reparatur von Rückenmarksverletzungen im Rückenmark genutzt werden kann“, sagt die EPFL Mark Anderson, einer der Hauptautoren der EPFL-Studie.
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Ein weiteres wichtiges Ergebnis ist die Identifizierung einer bestimmten Untergruppe von Neuronen, genannt Vsx2die von Natur aus dazu geeignet sind, die Heilung zu fördern, fügt Jordan Squair, ein weiterer Hauptautor, hinzu.
Setzen Sie auf künstliche Intelligenz
Um die erste umfassende zelluläre Karte von Rückenmarksverletzungen in Nagetiermodellen zu erstellen, verwendeten Wissenschaftler zwei innovative Technologien: Einzelzellsequenzierung und räumliche Transkriptomik.
Die neuen Daten sind so umfangreich, dass neue Techniken des maschinellen Lernens entwickelt werden mussten, um ihre Komplexität zu nutzen. Dieser computergestützte Ansatz nutzt künstliche Intelligenz, um die unmittelbaren genetischen Reaktionen einzelner Zellen abzubilden und diese Reaktionen in der physischen und zeitlichen Landschaft des Rückenmarks zu verorten.
Detaillierte Karte
„Wir verfügen über eine detaillierte Karte, die uns nicht nur zeigt, welche Zellen beteiligt sind, sondern auch, wie sie während des Verletzungs- und Heilungsprozesses interagieren und sich verändern“, erklärt Jordan Squair. Dieses umfassende Verständnis ist entscheidend für die Entwicklung von Behandlungen, die genau auf bestimmte Zellen und einzigartige Anforderungen zur Heilung verschiedener Läsionen zugeschnitten sind.
Obwohl diese Studie an Nagetiermodellen durchgeführt wurde, sollten die gewonnenen Erkenntnisse in klinische Anwendungen umgesetzt werden, für die Grégoire Courtine und sein Team Studien durchführen. erhebliche Fortschritte seit über einem Jahrzehnt.
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ats/sjaq
