#cyberPAN
August 13, 2022

Պաշտպանական բոլոր բնագծերը. Համացանցում հասանելի է մարդու իմունային համակարգի լիարժեք ինտերակտիվ քարտեզը

Կուտակված տվյալների սիստեմատիզացմամբ ու ակներև ներկայացմամբ զբաղվում են տարբեր ոլորտներում աշխատող հետազոտողները։ Օրինակ, արդեն ստեղծվել են միկրոնային թույլատրմամբ ուղեղի ատլասը, դրոզոֆիլի կոնեկտոմի լիարժեք մոդելը, մարդու սաղմնային զարգացման եռաչափ ատլասը, ուղեղի սեմանտիկ բառարանի քարտեզն ու մարդկային մշակույթների տվյալների գլոբալ բազան։ Մարդու իմունային համակարգի ուսումնասիրության արդյունքում նույնպես կուտակվել են գիտելիքներ, որոնք սիստեմատիզացման կարիք ունեն։ PAN-ը պատմում է այս բարդագույն ու ապակենտրոնացված համակարգն ի մի բերելու հերթական փորձի մասին։

Այսպես, բրիտանացի ու շվեյցարացի հետազոտողները կազմել են իմունային համակարգի բջիջների միջև տեղի ունեցող, բջիջների ռեցեպտորներով ու արտազատվող մոլեկուլներով միջնորդավորված բոլոր փոխազդեցությունների ինտերակտիվ էլեկտրոնային քարտեզը։ Ատլասը հրապարակվել է Սենգերի ինստիտուտի կայքում, իսկ աշխատանքի մասին հաշվետվությունը հասանելի է Nature հեղինակավոր գիտական ամսագրում։

Ատլասի կառուցվածքը

Իմունային համակարգն օրգանիզմի մյուս համակարգերից տարբերվում է նրանով, որ այն բաղկացած է միմյանց հետ ֆիզիկապես չկապված, ընդհանուր միջբջջային միջավայրով չմիավորված, ու, մեծամասամբ, բարձր շարժունակությամբ բջիջներից, որոնք ցրված են բոլոր օրգաններով ու հյուսվածքներով։ Կազմակերպված աշխատանքի ու խնդիրները համատեղ լուծելու համար այս բջիջները հենվում են մակերևութային ռեցեպտորների ու դրանց լիգանդների բարդ ամբողջության վրա։ Այդ իսկ պատճառով, իմունային համակարգի, որպես մեկ ամբողջություն, ուսումնասիրությունը պատմականորեն խիստ բարդ խնդիր է։

Միջբջջային փոխազդեցությունների կենսաֆիզիկական պարամետրերը պարզելու ու հաստատելու պրոցեսը

Հետազոտության պրոտեոմիկ մեթոդների զարգացման հետ մեկտեղ գիտական խմբերը գիտելիքներ են կուտակել իմունային համակարգում մոլեկուլային փոխազդեցության տարբեր ասպեկտների մասին։ Այդ գիտելիքներն անհրաժեշտ է սիստեմատիզացնել ու կատալոգավորել։ Օրինակ, 2017-ին գերմանացի ու նիդերլանդացի հետազոտողները հրապարակել են խեմոկինների ինտերակտոմի քարտեզավորման արդյունքները։ Ինչպես նախորդ աշխատանքները, սա նույնպես ընդգրկում էր միայն արտազատվող ազդանշանային մոլեկուլները։ Նման աշխատանքներում խիստ մակերեսային են անդրադառնում բջիջների մակերևույթի մեմբրանային սպիտակուցների փոխազդեցություններին։

Միջբջջային փոխազդեցությունների հանրագումարի օրինակ

Բացը լրացնելու համար Սենգերի ինստիտուտի ու շվեյցարական Ցյուրիխի բարձրագույն տեխնիկական դպրոցի գիտաշխատողները մշակել են SAVEXIS (scalable arrayed multi-valent extracellular interaction screen, արտաբջջային փոխազդեցությունների մասշտաբավորվող բազմավալենտ սքրինինգ) անվանումը ստացած համակարգը։

SAVEXIS-ի աշխատանքի սկզբունքը. բիոտինիլիզացված «խայծ»-սպիտակուցներն ամրացված են միկրոտիտրովացված սուբստրատի վրա ու որսում են ստրեպտացիդինի վրա պոլիմերացված «ավար»-սպիտակուցները, իսկ ամբողջական ցիկլից հետո դրանք տեղերով փոխվում են

Այն թույլ է տվել զույգ-զույգ գնահատել բոլոր 630 մեմբրանային սպիտակուցների միջև բոլոր հնարավոր փոխազդեցությունները։ Յուրաքանչյուր հայտնաբերված փոխազդեցություն անկախ հաստատվել է նաև մարդու տրանսգենային իմունային բջիջների վրա՝ պարզելով փոխազդեցության կենսաֆիզիկական պարամետրերը։

Բջիջների մակարդակով փոխազդեցության օրինակ

Արդյունքներն ինտեգրել են ինտերակտոմի սպիտակուցների էքսպրեսիայի տվյալների հետ ու օգտագործել միջբջջային փոխազդեցությունները կանխատեսող մաթեմատիկական մոդելի մշակման համար։ Իմունային համակարգում միջբջջային փոխազդեցությունների՝ արդյունքում ստացված ամբողջական տվյալների բազան ներկայացվել է ինտերակտիվ ատլասի տեսքով։ Այն պատկերում է տարբեր օրգաններում ու հյուսվածքներում այդ փոխազդեցությունների ամբողջությունը բջջային ու մոլեկուլային մակարդակով, ինչպես նաև՝ Circos դիագրամների տեսքով։

Մոլեկուլային մակարդակով փոխազդեցության օրինակ

Եզրափակիչ հատվածում հետազոտողները կիրառել են սպիտակուցների թիրախային խթանում ու շվեյցարացիների մշակած մուլտիպլեքսային միկրոսկոպիան՝ պարզելու համար հայտնաբերված միջբջջային փոխազդեցությունների ֆունկցիոնալ նշանակությունն ու գնահատելու դրանց կլինիկական նշանակությունը։

Circos դիագրամի օրինակ

Հեղինակների կարծիքով, իրենց աշխատանքն ընդգրկում է մարդու իմունային համակարգում բոլոր միջբջջային կապերը, ինչը թույլ է տալիս թե ուսումնասիրել ամբողջ համակարգի աշխատանքը, թե պարզել առանձին ռեցեպտորների դերը։

Ռեցեպտորային սպիտակուցների ֆունկցիաների իդենտիֆիկումը

Գումարային առումով այն իրենից ներկայացնում է ինչպես ֆունդամենտալ հետազոտությունների համար ունիվերսալ գործիք, այնպես էլ թերապևտիկ ազդեցությունների որոնման միջոց՝ առաջին հերթին օնկոլոգիական ու աուտոիմունային հիվանդությունների բուժման համար։


✍️ Արման Գասպարյան / PAN