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Circadian Rhythms and Gene Regulation02:19

Circadian Rhythms and Gene Regulation

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The biological clock is involved in many aspects of regulating complex physiology in all animals. It was in 1935 when German zoologists, Hans Kalmus and Erwin Bünning, discovered the existence of circadian rhythm in Drosophila melanogaster. However, the internal molecular mechanisms behind the circadian clock remained a mystery until 1984, when Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash, and Michael W. Young discovered the expression of the Per gene oscillating over a 24-hour cycle. In subsequent...
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Los relojes transcriptómicos espaciales revelan efectos de proximidad celular en el envejecimiento cerebral

Eric D Sun1,2,3, Olivia Y Zhou3,4,5, Max Hauptschein3

  • 1Biomedical Data Science Graduate Program, Stanford University, Stanford, CA, USA.

Nature
|December 18, 2024
PubMed
Resumen

El envejecimiento del cerebro implica cambios celulares e interacciones celulares desconocidas. La nueva transcriptómica espacial revela que las células T promueven el envejecimiento, mientras que las células madre neurales se rejuvenecen, ofreciendo objetivos para las intervenciones.

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Área de la Ciencia:

  • La neurociencia
  • La genómica
  • Biología computacional

Sus antecedentes:

  • El deterioro cognitivo y el riesgo de enfermedades neurodegenerativas aumentan con la edad.
  • El envejecimiento cerebral implica cambios celulares complejos, con el impacto de las células envejecidas en las vecinas mal comprendidas.
  • Se necesitan herramientas para estudiar las interacciones celulares en los tejidos envejecidos.

Objetivo del estudio:

  • Para crear un atlas de transcripción cerebral de una sola célula con resolución espacial a lo largo de la vida adulta.
  • Desarrollar relojes espaciales de envejecimiento para identificar los cambios transcriptómicos relacionados con la edad y las interacciones entre células.
  • Investigar los efectos de las intervenciones de envejecimiento y rejuvenecimiento (ejercicio, reprogramación parcial) en las células cerebrales.

Principales métodos:

  • Generó un atlas de transcriptómica espacial a gran escala de 4,2 millones de células cerebrales de 20 edades.
  • Desarrolló relojes espaciales de envejecimiento basados en el aprendizaje automático para analizar huellas digitales transcriptómicas.
  • Utilizó el aprendizaje profundo para evaluar los efectos de proximidad celular.

Principales resultados:

  • Se han identificado señales espaciales y celulares específicas de envejecimiento, rejuvenecimiento y enfermedad, incluidos los tipos celulares raros.
  • Descubrió que las células T infiltradas ejercen un efecto pro-envejecimiento, mientras que las células madre neurales tienen un efecto pro-rejuvenecedor.
  • Se han identificado posibles mediadores de estos efectos de proximidad.

Conclusiones:

  • Los tipos de células raras, como las células T y las células madre neurales, influyen significativamente en las células vecinas en el envejecimiento cerebral.
  • Dirigirse a estos tipos de células podría ofrecer estrategias para contrarrestar el envejecimiento de los tejidos.
  • Los relojes de envejecimiento espacial proporcionan una herramienta escalable para estudiar las interacciones célula-célula y evaluar las intervenciones.