Connect with us

Hi, what are you looking for?

Красота и здоровье

Анализ отдельных клеток и машинное обучение выявили главную цель COVID-19

Анализ отдельных клеток и машинное обучение выявили главную цель COVID-19

Ученые из Йельской школы медицины (YSM) используют секвенирование одноклеточной РНК, чтобы узнать, как SARS-CoV-2 взаимодействует с клеткой-хозяином. Два ведущих автора Дэвид ван Дейк, доктор философии.D., доцент медицины в секции сердечно-сосудистой медицины и компьютерных наук, и Крейг Вилен, доктор медицины,.D., доцент кафедры лабораторной медицины и иммунобиологии, использовал секвенирование одноклеточной РНК инфицированных эпителиальных клеток бронхов человека (HBEC), чтобы определить, как вирус инфицирует и изменяет здоровые клетки.

В исследовании, опубликованном на сервере предварительной печати bioRxiv, авторы определили реснитчатые клетки как главную мишень инфекции SARS-CoV-2. Эпителий бронхов действует как защитный барьер против аллергенов и патогенов. Реснички удаляют слизь и другие частицы из дыхательных путей. Их выводы позволяют понять, как вирус вызывает болезнь.

Вилен и научный сотрудник Миа Альфахаро, доктор философии.D., инфицированные HBECs на границе раздела воздух-жидкость с SARS-CoV-2. В течение трех дней они использовали секвенирование одноклеточной РНК, чтобы определить признаки динамики инфекции, такие как количество инфицированных клеток по типам клеток и активация SARS-CoV-2 иммунного ответа в инфицированных клетках. Ван Дейк, специализирующийся на одноклеточных технологиях, использовал передовые алгоритмы для разработки рабочих гипотез.

«Машинное обучение позволяет нам генерировать гипотезы. Это другой способ заниматься наукой. Мы используем как можно меньше гипотез. Измерьте все, что мы можем измерить, и алгоритмы представят нам гипотезу,» он сказал.

Исследователи сотрудничали с Тамасом Хорватом, Ph.D., и Клара Сигети-Бак, чтобы использовать электронную микроскопию, чтобы узнать о структурной основе вируса и клеток-мишеней. Эти наблюдения дают представление о взаимодействии хозяина и вируса для измерения тропизма клеток SARS-CoV-2 или способности вируса инфицировать различные типы клеток, как это определено алгоритмами. Через три дня заразились тысячи культивированных клеток. Авторы проанализировали данные от инфицированных клеток вместе с соседними клетками-свидетелями. Они обнаружили, что ресничные клетки составляли 83% инфицированных клеток. Эти клетки были первым и основным источником инфекции на протяжении всего исследования. Вирус также нацелился на другие типы эпителиальных клеток, включая базальные и булавовидные клетки. Меньше вероятность инфицирования бокаловидных, нейроэндокринных, пучковых клеток и ионоцитов.

Сигнатуры генов выявили врожденный иммунный ответ, связанный с белком под названием интерлейкин 6 (IL-6). Анализ также показал сдвиг в полиаденилированных вирусных транскриптах. Наконец, (неинфицированные) клетки-свидетели также показали иммунный ответ, вероятно, из-за сигналов от инфицированных клеток. На основе десятков тысяч генов алгоритмы определяют генетические различия между инфицированными и неинфицированными клетками.

На следующем этапе этого исследования Вилен и ван Дейк изучат тяжесть SARS-CoV-2 по сравнению с другими типами коронавирусов и проведут тесты на животных моделях.