به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، تکنیک‌های سیتومتری تعلیق و تصویربرداری که به طور همزمان صدها ویژگی سلولی را اندازه‌گیری می‌کنند، به عصر جدیدی از زیست‌شناسی سلولی نیرو می‌دهند و درک ما از بافت‌ها و تومورهای انسانی را تغییر می‌دهند. با این حال، یک چالش اصلی در یادگیری هویت انواع سلول‌های غیرمنتظره یا جدید باقی می‌ماند.

روبریک‌های شناسایی سلولی که می‌توانند به کارآموزان، چه انسان یا ماشین کمک کنند، همیشه دقیق تعریف نشده‌اند، بر اساس زمینه بسیار متفاوت هستند و به طور متفاوتی به اندازه‌گیری‌های درونی سلول، اندازه‌گیری بافت بیرونی سلول، یا اطلاعات زمینه‌ای بیرونی مانند نتایج بالینی متکی هستند. این چالش به‌ویژه در زمینه تومورها حاد است، جایی که سلول‌ها به طور نابجا برنامه‌های رشدی را بیان می‌کنند که معمولاً زمان، مکان یا نوع سلول محدود می‌شوند. زمینه‌های به خوبی تثبیت شده دارای شیوه‌های متضادی برای هویت سلولی هستند که از قرارداد و راحتی به اندازه طراحی پدید آمده‌اند. به عنوان مثال، ایمونولوژی اولیه بر شناسایی حداقل مجموعه‌ای از ویژگی‌های پروتئینی متمرکز بود که سلول‌های فردی و عملکردی متمایز را مشخص می‌کردند. در علوم اعصاب، ویژگی‌هایی از جمله مورفولوژی، رشد و مکان آناتومیکی نقطه شروع معمولی برای تعریف انواع سلول بودند. هم‌اکنون هم ایمونولوژی و هم علم اعصاب هدف دارند اندازه‌گیری‌های استاندارد پروتئین یا RNA را به عملکردهای سلولی آموزنده مانند الکتروفیزیولوژی، اتصال، پتانسیل نسب، سیگنال‌دهی پروتئین فسفو، سرکوب سلولی و توانایی کشتن سلول‌های تومور مرتبط کنند. گسترش روش‌های خودکار و ماشین‌محور برای یادگیری هویت سلول، نیاز فوری به یک چارچوب هماهنگ برای تشخیص هویت سلولی در زمینه‌ها و بسترهای فناوری ایجاد کرده است. 
پرداختن به چالش‌ها در زیست شناسی سلول‌های بنیادی و سرطانی
پیوندهای بین شکل پذیری هویت سلولی و تبدیل بدخیم منجر به ایجاد اصطلاحات پرکاربردی مانند "سلول بنیادی سرطان" (CSC) شده است، اصطلاحی که در زمینه‌های تحقیقاتی مختلف به معنای چیزهای بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، CSCها در ابتدا به عنوان مفهومی برای توضیح مشاهدات بالینی مانند فرار از درمان پیشنهاد شدند، اما CSCها همچنین می‌توانند کنایه‌ای از منشاء پیشنهادی سرطان از یک سلول بنیادی یا پیش ساز باشند، و CSC ها می‌توانند به عنوان نامی برای یک زیرگروه سلولی استفاده شود که قادر به انتقال بدخیمی یا جمعیت مجدد چندین نوع سلول تومور است. در تومورهای مغزی، چندین پروتئین به عنوان نشانگرهای تعیین کننده سلول‌های بنیادی گلیوما، از جمله CD133، SOX2، NESTIN ، EGFR  و CD15 پیشنهاد شده است. پروتئین‌ها نشان می‌دهند که زیرجمعیت‌های متعددی از سلول‌های بنیادی گلیوما در داخل تومورهای فردی وجود دارد و به تشخیص اینکه کدام یک از این زیرمجموعه‌های سلولی با نتایج بالینی مرتبط هستند کمک می‌کند. برچسب‌های مدل‌سازی غنی‌سازی نشانگر (MEM) گزارش‌های قابل خواندن توسط انسان و ماشین از غنی‌سازی در مقیاس 10 نقطه‌ای ارائه می‌کنند. هدف اصلی برچسب MEM ایجاد یک نسخه خودکار و کمی از روش ایمونولوژی بود که به موجب آن یک زیرجمعیت سلولی جدا شده با یک رشته از مقادیر بیان پروتئین مشاهده شده (مانند CD34hi CD38lo/- به عنوان یک برچسب تعیین کننده برای سلول‌های بنیادی خون یا CD3 + CD4 + CD8- FOXP3 + به عنوان برچسب تعیین کننده برای سلول‌های T تنظیمی) بود.
بهترین شیوه‌های تاریخی و مدرن
هر دو سلول‌های ایمنی و عصبی بر اساس فنوتیپ، ساختار و عملکرد به خوبی مشخص می‌شوند. با این حال، سلول‌های تومور اغلب در مراحل تمایز میانی یافت می‌شوند که فنوتیپ‌ها و عملکردهای مختلف را با هم ترکیب می‌کنند و آن‌ها را قادر می‌سازد حتی در شرایط نامساعد زنده بمانند و تکثیر شوند. تومورها می‌توانند با تنظیم پویا، سازماندهی ساختارهای ایمنی و حمایت از سایر جمعیت‌ها و ساختارهای سلولی غیر بدخیم در طول شروع، نگهداری و پیشرفت تومور به پیچیدگی در سطح اندام‌ها یا بافت‌ها دست یابند. 
استفاده از آناتومی مغز در هویت سلول‌های عصبی
خصوصیات هویت سلول عصبی بر اساس هر دو ویژگی کلاسیک مانند شکل/مورفولوژی سلول، مکان فیزیولوژیکی و ساختار و همچنین اندازه گیری RNA یا پروتئین در هر سلول است. با توجه به معماری پیچیده مغز انسان، تلاش برای طبقه‌بندی سلول‌های بنیادی عصبی و فرزندان آن‌ها به طور گسترده بر مکان آن‌ها در طول زمان و مکان رشد متمرکز شده است. دو ساختار ژرمینال اصلی وجود دارد که در آن‌ها یک سری مراحل متمایز از بلوغ نتاج عصبی به خوبی مشخص شده است: منطقه بطنی-زیر بطنی (V-SVZ) پوشاننده بطن‌های جانبی و منطقه زیر دانه‌ای (SGZ) در شکنج دندانه دار هیپوکامپ. گلیای رادیال سلول‌های پیش ساز عصبی و گلیال ضروری در مغز قبل از تولد هستند. فرآیند شعاعی مشخصه آن‌ها به عنوان یک راهنمای فیزیکی برای سلول های عصبی در حال مهاجرت در طول رشد ساختاری مغز عمل می‌کند.
آیا "نوع سلول" با "حالت سلول" متفاوت است؟
پیشنهاد شده است که سه ستون اصلی برای مفهوم هویت سلولی وجود دارد: اصل و نسب، فنوتیپ و حالت سلولی. به عنوان مثال، یک سلول T کمکی تنظیمی ممکن است از دودمان سلول‌های بنیادی خونساز و لنفوسیت T باشد، ممکن است در حال حاضر پروتئین‌هایی مانند CD3، CD4، و FOXP3 را بیان کند و می‌تواند در حالت سیگنال دهی فعال از طریق گیرنده آنتی ژن سلول T و در آن باشد. فاز G1 چرخه سلولی مرزهای بین این مفاهیم نسب، فنوتیپ و حالت در سطح شیمیایی یا زمانی به خوبی تعریف نشده‌اند و بنابراین ممکن است مفاهیم دارای حوزه‌های همپوشانی باشند. به طور خاص، مرز برای زمانی که یک ویژگی در نظر گرفته می‌شود که یک نوع سلول متمایز (هویت) را در مقابل حالتی که در یک هویت و یک اصل و نسب وجود دارد، مشخص می‌کند، می‌تواند بسیار بهتر تعریف شود. علاوه بر این، در حالی که یک نوع سلول معین به عنوان یک جمعیت ممکن است انتظار داشته باشد که مجموعه‌ای از ژن‌ها را بیان کند، سلول‌های فردی با هنجار آماری جمعیتشان متفاوت است. اگر رونوشت‌های RNA دو سلول دارای سطوح متفاوتی از رونوشت‌های مختلف باشند، آیا این نشان می‌دهد که آن‌ها از انواع سلول‌های مختلف هستند یا می‌توانند از یک نوع سلول و در حالت متفاوت باشند؟ سلول‌ها در طیفی از حالت‌ها، از جمله چرخه سلولی، انتقال‌های برگشت‌پذیر مانند برنامه‌ریزی متابولیک و فعالیت مسیر mTOR، شار یون‌هایی مانند کلسیم، حالت‌های ردوکس شامل تولید گونه‌هایی مانند H2O2، و فعالیت شبکه‌های سیگنالینگ مبتنی بر پروتئین فسفو وجود دارند. که عملکرد فاکتورهای رونویسی تعیین کننده هویت و سایر پروتئین‌ها را کنترل می‌کنند. یک سلول تا چه اندازه می‌تواند از هنجار جمعیت خود منحرف شود و همچنان عضوی از آن گروه محسوب شود؟
نقش فناوری
ایمونولوژی وضعیت کنونی خود را تا حد زیادی مدیون آنالیز چند بعدی تک سلولی با استفاده از سیتومترها است، و این فناوری مدت‌هاست که باعث اصلاح مفاهیم هویت سلولی شده است، که با توانایی مرتب سازی آینده نگر جمعیت‌های سلولی تعریف شده توسط نشانگر برای تجزیه و تحلیل انبوه شروع می‌شود. رونوشت‌ها و/یا ژنوم‌ها این رویکردهای اولیه، در حالی که وضوح بهبود یافته‌ای از جمعیت‌های سلولی فراوان یا از نظر آنتی ژنی و عملکردی متمایز را ارائه می‌دهند، ممکن است برای شناسایی تفاوت‌های ظریف درون سلول‌های زیرمجموعه، مانند هویت‌های حالت سلولی، قدرت نداشته باشند. افزایش ابعاد، توان عملیاتی، و توانایی‌های تشخیص درون سلولی در فناوری‌های تک سلولی باعث گسترش فوق‌العاده در نقشه‌برداری دودمان و مسیرهای سلولی شده است که زنجیره‌ای بین سلول‌های بنیادی/پیش‌ساز و نتاج کاملاً تمایز یافته را در بر می‌گیرد.
تشریح هویت عملکردی سلول‌ها در بافت‌ها یک هدف اصلی زیست شناسی سلولی است و هدف اصلی سیتومتری مدرن فعال کردن شناسایی خودکار سلول است. با این حال، فیلدهای متمایز قوانین و قراردادهای متفاوتی در مورد آنچه که زیرگروه‌های سلولی کلیدی را متمایز می‌کند، ویژگی‌های آن‌ها تعریفی هستند و تست‌های عملکردی آن‌ها ne plus ultra برای هر نوع سلول هستند. در یک انتهای طیف، سلولی مانند لنفوسیت T قرار دارد که از نظر توالی DNA، رونوشت، بیان پروتئین و عملکرد متمایز است، اگرچه تا حد زیادی در مورفولوژی متمایز کننده وجود ندارد. از طرف دیگر ممکن است زیرگروه‌هایی از نورون‌ها وجود داشته باشند که عمدتاً بر اساس موقعیت و عملکرد توصیف شده‌اند، مانند پاسخ‌دهی به انتقال‌دهنده‌های عصبی یا الگوهای سیگنال‌دهی کلسیم، اما فاقد هویت دقیق و مشخص پروتئین یا توالی DNA هستند.

پایان مطلب/