Nový genetický atlas vývoje mozku

souhrn: Vědci vytvořili atlas podrobně popisující raný genetický vývoj mozku od 6. do 13. týdne vývoje plodu. Tato nová práce poskytuje komplexní pohled na genovou regulaci v různých oblastech mozku, přesahující předchozí studie, které se zaměřovaly především na kůru.

Očekává se, že atlas pomůže pochopit vývojové chyby, které vedou k mozkovým nádorům u dětí, a může pomoci vyvinout cílenou léčbu. Studie je navíc součástí širšího projektu Human Developmental Cell Atlas, jehož cílem je zmapovat genetický vývoj různých orgánů.

Klíčová fakta:

1. Rozsáhlé mapování mozku: Atlas poskytuje podrobnou mapu aktivace genů a buněčného vývoje v mozku během raných embryonálních stádií.
2. Potenciální klinické aplikace: Myšlenky v tomto atlasu se používají ke studiu a pochopení původu rakoviny mozku u dětí, což může vést k novým léčebným strategiím.
3. Společné výzkumné úsilí: Tento výzkum je součástí většího úsilí financovaného předními institucemi o vytvoření komplexních buněčných atlasů více orgánů, což posouvá naše chápání lidského vývoje a nemocí.

zdroj: Karolinska Institutet

V článku publikovaném v PřírodaVědci z Karolinska Institutet předkládají atlas raného vývoje mozku.

Atlas lze mimo jiné využít ke zjištění chyb ve vývoji mozkových nádorů u dětí a také k nalezení nových způsobů léčby.

Mezinárodní výzkumný tým pod vedením Karolinska Institutet zmapoval raný genetický vývoj mozku a nyní může poskytnout atlas vývoje plodu mezi 6. a 13. týdnem.

„Jedná se o první komplexní studii vývoje mozku se zaměřením na genovou regulaci. Předchozí studie se téměř vždy zaměřovaly na kůru neboli mozkovou kůru.“ „Naše studie je systematickým mapováním celého mozku, aby bylo možné porovnat všechny oblasti jeden s druhým.“

Když se mozek u raného plodu začne vyvíjet, začne se podobat trubici, přičemž stěny trubice se vyvinou do mozku a střed trubice naplněný tekutinou se stane komorami, mozkovou dutinou.

Mezi 6. a 13. týdnem těhotenství dochází k rychlé specializaci buněk ve stěnách trubice. K tomu dochází prostřednictvím velmi složité řetězové reakce, při které se vylučují látky, které stimulují první buňky k určitému vývoji. Tyto buňky pak vylučují další signály, které řídí další fázi vývoje buněk a tak dále.

Signály aktivují geny, které produkují proteiny, které se specializují na různé typy buněk a také působí jako nové signály.

„Právě tento proces, jak, v jakém pořadí a v jakém typu buněk jsou aktivovány během tohoto procesu tvorby mozku, jsme chtěli sledovat proces od DNA přes RNA až po proteiny na každém kroku,“ říká Steen Linarson.

Výzkum byl proveden metodou, která dokáže měřit aktivní oblasti na vláknech DNA a RNA vytvořených v jednotlivých buňkách. Vědci pak poskládali puzzle dohromady a nyní mohou poskytnout mapu, jak to funguje.

Tento výzkum je součástí většího švédského projektu „Human Developmental Cell Atlas“, ve kterém několik výzkumných skupin studovalo genetický vývoj mozku, srdce, plic atd. Výzkum projektu se nyní posouvá kupředu a výzkumníci používají mapy k nalezení odpovědí na to, co se při nemoci pokazilo.

„Nyní studujeme výskyt rakoviny mozku u dětí, naštěstí je to vzácné onemocnění, ale mezi různými nemocemi, které vedou k úmrtí dětí, je to jedno z nejčastějších.

„Studujeme nádory, které vznikají během embryonálního vývoje mozku, a pomocí atlasu se snažíme porozumět mechanismům normálního vývoje, které se pokazily, a jak to vede ke vzniku nádoru a růstu nádoru,“ říká Steen Linarson.

financování: Výzkum byl financován Erling-Persson Family Foundation, Nadací Knut a Alice Wallenbergových, Švédskou nadací pro strategický výzkum a EC Horizon 2020. Sten Lennarsson je vědeckým poradcem pro Moleculent, Combigene a Centrum excelence v imunoterapii na univerzitě z Osla. On a první autor Camille Mannin jsou také akcionáři společnosti EEL Transcriptomics AB, která vlastní práva duševního vlastnictví EEL-FISH.

O genetice a neurodevelopmental výzkumných zprávách

autor: Sten Linarson
zdroj: Karolinska Institutet
sdělení: Sten Lennarsson – Karolinska Institutet
obrázek: Obrázek připsán Neuroscience News

Původní vyhledávání: Otevřený přístup.
„Dostupnost chromatinu během prvního trimestru lidského neurovývoje„Od Stena Lennarssona a spol. Příroda

shrnutí

Dostupnost chromatinu během prvního trimestru lidského neurovývoje

Lidský mozek se vyvíjí prostřednictvím přísně regulované série vzorovacích událostí, způsobených expresí transkripčního faktoru a změnami v dostupnosti chromatinu.

Přestože genová exprese ve vyvíjejícím se mozku byla popsána v rozlišení jednotlivých buněk, podobné atlasy dostupnosti chromatinu se zaměřily především na přední mozek.

Zde popisujeme dostupnost chromatinu a spřaženou genovou expresi v celém vyvíjejícím se lidském mozku během prvního trimestru (6–13 týdnů po početí).

Identifikovali jsme 135 shluků a použili jsme multipartitní měření ke korelaci kandidáta Společenství nezávislých států– Regulační prvky genové exprese. Počet přístupných oblastí se zvyšoval s věkem a podél neuronální diferenciace.

Pomocí konvoluční neuronové sítě jsme identifikovali domnělá funkční vazebná místa transkripčního faktoru na zesilovačích, které rozlišují neuronální podtypy.

Tento model jsme aplikovali na Společenství nezávislých států– Přidružené organizační prvky Isrrb Objasnit mechanismus aktivace v linii Purkyňových buněk.

Konečně spojením jednonukleotidových polymorfismů spojených s onemocněním Společenství nezávislých států-Regulační prvky Ověřili jsme domnělé patogenní mechanismy u několika onemocnění a identifikovali jsme GABAergické neurony odvozené ze středního mozku jako nejvíce náchylné k mutacím spojeným s velkou depresivní poruchou.

Naše zjištění poskytují podrobnější pohled na klíčové genetické regulační mechanismy, které jsou základem pro vznik typů mozkových buněk během prvního trimestru, a komplexní odkaz pro budoucí studie lidského neurovývoje.