سلول‌های ما از ساختارهای کوچک‌تری تشکیل شده‌اند که در وظایف کلیدی زندگی، از تقسیم سلولی تا جمع‌آوری زباله‌های سلولی، تخصص دارند. و نحوه قرار گرفتن این قطعات کوچکتر در سه بعدی می تواند بر سلامت سلول ها و بدن تأثیر بگذارد.
محققان موسسه علوم سلولی آلن در سیاتل و همکارانشان اکنون راهی برای ترسیم کمی نحوه چیدمان این اجزای سلولی در فضا ایجاد کرده اند. رویکرد آنها که در Nature منتشر شده است، این پتانسیل را دارد که به طور گسترده توسط دانشمندان برای مطالعه نحوه عملکرد سلول ها سازگار شود.
محققان بیش از 200000 سلول بنیادی انسانی را با وضوح بالا در سه بعدی تجزیه و تحلیل کردند. آنها موقعیت چندین ساختار داخلی را تخمین زدند که هر کدام با یک برچسب فلورسنت تجسم شده بودند.
از داده‌ها برای ایجاد نقشه‌هایی استفاده شد که مکان متوسط سازه‌های داخلی را نشان می‌دهد، همانطور که در ویدیو زیر وجود دارد.
محققان دریافتند که برخی از سازه‌ها همیشه تقریباً در یک مکان قرار داشتند، در حالی که برخی دیگر تنوع بیشتری را در قرارگیری خود نشان دادند. آنها می توانند نحوه تغییر سازمان سلولی را با ورود سلول ها به تقسیم سلولی یا تغییر حالت تغییر دهند. و آنها می توانند انتقال های سلولی مانند تغییرات اسکلت سلولی را که در سلول های لبه یک کلنی سلولی رخ می دهد، شبیه سازی کنند.
جولی تریوت، نویسنده اصلی مقاله، در چکیده‌ای از Nature در رابطه با این مطالعه گفت: وقتی محققان دریافتند می‌توانند چنین انتقال‌هایی را شبیه‌سازی کنند، می‌دانستند که رویکرد آنها همانطور که در نظر گرفته شده کار می‌کند.
تریوت، استاد دانشگاه واشنگتن می‌گوید: «دیدن رایانه فهرست نسبتاً کوچکی از اعداد و پخش یک فیلم کاملاً قانع‌کننده از نحوه سازگاری اسکلت سلولی با سلول‌های در معرض لبه مستعمره، باعث شد من با صدای بلند بخندم».
محققان نقشه های خود را ابتدا با نمایش محاسباتی شکل سلول و سپس اجزای درون آن تهیه کردند. در اینجا تقریباً نحوه عملکرد آن آمده است:
- آنها شکل یک سلول را با استفاده از یک “فضای شکل” هشت بعدی نشان می دهند. در فضای شکل، یک نقطه نشان دهنده شکل هر سلول و هسته آن است.
- نقاطی که در کنار هم قرار می گیرند نشان دهنده سلول هایی با شکل مشابه هستند. محققان می‌توانند سلول‌های هر خوشه را به‌صورت محاسباتی «فشرده و کشش دهند» در یک الگو.
- قالب‌بندی اشکال، تولید نقشه‌ای را تسهیل کرد که مختصات مکان هر ساختار سلولی را ارائه می‌کرد.
گفت: ما چارچوبی ابداع کرده‌ایم که به ما امکان می‌دهد شکل یک سلول را اندازه‌گیری کنیم و در لحظه‌ای که این کار را انجام می‌دهید، می‌توانید سلول‌هایی با اشکال مشابه پیدا کنید و برای آن سلول‌ها می‌توانید سپس به داخل آن نگاه کنید و ببینید که چگونه همه چیز چیده شده است. دانشمند ارشد مؤسسه آلن متئوس ویانا در انتشارات موسسه آلن. ویانا این مطالعه را که بیش از 80 محقق در طول هفت سال در آن شرکت داشتند، به همراه سوزان رافلسکی، مدیر موسسه علوم سلولی آلن، رهبری کرد.
این مطالعه تنها یک نوع سلول را بررسی کرد که سلول‌های بنیادی پرتوان القایی از بافت بالغ مشتق شده بودند. اما این رویکرد این پتانسیل را دارد که در چندین نوع سلول برای تجزیه و تحلیل چگونگی تغییر فضای داخلی سلول در طول توسعه یا بیماری استفاده شود.
والاس مارشال، نویسنده این مطالعه، پروفسور دانشگاه کالیفرنیا سانفرانسیسکو و عضو هیئت مشورتی انستیتو آلن برای علوم سلولی، گفت: «این رویکرد تقریباً به هر سلولی قابل تعمیم است و من انتظار دارم که بسیاری دیگر نیز همین روش را اتخاذ کنند.