腸道疾病在許多病例中難以診斷，其潛在的功能障礙在許多病例中難以理解?，F(xiàn)在，發(fā)表在《分子組學(xué)》雜志上的一項(xiàng)新研究承諾，通過(guò)深入研究基因如何在健康中以復(fù)雜的方式相互作用，而在疾病中卻沒(méi)有這種作用，可以更好地了解這些情況是如何發(fā)生的及其機(jī)制。這是通過(guò)一個(gè)原始的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)過(guò)程網(wǎng)絡(luò)，旨在指出腸道的主調(diào)節(jié)基因，以及那些參與炎癥性腸病(IBD)的發(fā)病或維持的基因。

腸道包含一系列獨(dú)特的細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞都有多種功能和角色。例如，Paneth細(xì)胞分泌特殊的肽，短鏈氨基酸，保護(hù)腸道免受微生物感染。杯狀細(xì)胞釋放粘液，這是一層厚厚的保護(hù)層，能使胃酸、消化液和細(xì)菌產(chǎn)物安全地與消化道表面的上皮細(xì)胞隔絕。當(dāng)這些細(xì)胞不能正常發(fā)揮功能時(shí)，IBD和其他疾病就會(huì)出現(xiàn)。

類有機(jī)物是培養(yǎng)成小的三維人體上皮細(xì)胞團(tuán)塊的干細(xì)胞。這些細(xì)胞要么取自病人，要么取自實(shí)驗(yàn)小鼠。其目的是建立一個(gè)小規(guī)模的人體腸道模型，以及它對(duì)各種療法的反應(yīng)。這是研究和實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療的一種方式。

在目前的研究中，研究人員觀察了小腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生的類腸生物。例如，通過(guò)用更多的一種細(xì)胞(鼓勵(lì)更多特定類型的細(xì)胞分化)來(lái)修飾這些細(xì)胞質(zhì)，也可以幫助理解不同類型的細(xì)胞在整個(gè)系統(tǒng)中的重要性。它還允許研究各種基因如何在健康或疾病中相互作用。最重要的問(wèn)題是，這樣的修改是與系統(tǒng)的建模功能一致，還是破壞了它作為模型的作用?

目前的研究旨在幫助回答這個(gè)問(wèn)題。研究人員建立了一個(gè)線性序列的分析任務(wù)，生成在這些細(xì)胞器中表達(dá)的mRNA、microRNA和長(zhǎng)鏈非編碼RNA的輪廓，以幫助直接比較這些細(xì)胞器中富集的細(xì)胞器和未富集的細(xì)胞器中的基因表達(dá)。然后將這些數(shù)據(jù)集與另一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較，該數(shù)據(jù)庫(kù)包含了目前已知的所有基因相互作用，并且一直在增長(zhǎng)。例如，他們利用網(wǎng)絡(luò)方法預(yù)測(cè)，如果有更多的Paneth細(xì)胞存在，像Cebpa、Jun、Nr1d1和Rxra等專門調(diào)節(jié)Paneth細(xì)胞功能的關(guān)鍵調(diào)控分子將在更高水平上表達(dá)。類似地，他們預(yù)測(cè)了杯狀細(xì)胞的調(diào)控分子，以及當(dāng)這兩種細(xì)胞都表達(dá)時(shí)的調(diào)控分子。

研究人員阿加莎·特瑞威爾說(shuō):“根據(jù)我們的轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，我們發(fā)現(xiàn)使用有機(jī)增菌法后，目標(biāo)細(xì)胞類型明顯增加。對(duì)組織樣本中的單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，以找出健康人和IBD患者的腸道中每種上皮細(xì)胞類型的數(shù)量，這種方法要優(yōu)越得多。他們還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一種細(xì)胞被優(yōu)先分化時(shí)，腸內(nèi)分泌細(xì)胞也會(huì)被富集。

這項(xiàng)工作意味著調(diào)控基因現(xiàn)在可以被標(biāo)記，特別是那些參與控制多個(gè)過(guò)程的基因，因此對(duì)Paneth和goblet細(xì)胞的正常功能至關(guān)重要。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在這些基因中，許多與炎癥反應(yīng)和IBD相關(guān)的基因有重疊。無(wú)論是在Paneth/goblet細(xì)胞分化之前還是之后，調(diào)控環(huán)境都會(huì)被重寫，這可以部分解釋IBD的發(fā)病。這不僅證實(shí)了Paneth細(xì)胞在IBD中的主要作用，而且還顯示了探索這類腸道疾病的另一種機(jī)制。

一些限制是存在的，例如某些用來(lái)豐富特定細(xì)胞類型的分子對(duì)其他細(xì)胞通路的抑制作用。

特瑞威爾稱這是“在建立更好地了解腸道中起作用的基因網(wǎng)絡(luò)方面邁出的開(kāi)拓性一步”，他接著說(shuō)，這項(xiàng)工作將幫助他們建立新的實(shí)驗(yàn)，以更深入地探索相關(guān)過(guò)程。一體化的系統(tǒng)生物學(xué)的設(shè)置不僅是有用的檢查中積累的瀑樣干細(xì)胞從IBD患者檢索,根據(jù)研究員Tamas Korcsmaros,但會(huì)讓他們分析益生菌或藥物的影響在任何重要的腸道細(xì)胞類型。