Новый генетический атлас развития мозга

краткое содержание: Исследователи создали атлас, подробно описывающий раннее генетическое развитие мозга с 6 по 13 неделю развития плода. Эта новая работа дает комплексное представление о регуляции генов в различных областях мозга, выходя за рамки предыдущих исследований, сосредоточенных в первую очередь на коре головного мозга.

Ожидается, что атлас поможет понять ошибки развития, которые приводят к опухолям головного мозга у детей, и поможет разработать целевые методы лечения. Кроме того, исследование является частью более широкого проекта «Атлас клеток человеческого развития», целью которого является составление карты генетического развития различных органов.

Ключевые факты:

1. Обширное картирование мозга: В атласе представлена ​​подробная карта активации генов и развития клеток головного мозга на ранних стадиях эмбрионального развития.
2. Возможное клиническое применение: Идеи этого атласа используются для изучения и понимания происхождения рака головного мозга у детей, что может привести к разработке новых стратегий лечения.
3. Совместные исследовательские усилия: Это исследование является частью более масштабных усилий, финансируемых известными учреждениями, по созданию комплексных клеточных атласов множества органов, улучшающих наше понимание развития человека и болезней.

источник: Каролинский институт

В статье, опубликованной в природаИсследователи из Каролинского института представляют атлас раннего развития мозга.

Атлас можно использовать, среди прочего, для выяснения причин развития опухолей головного мозга у детей, а также для поиска новых методов лечения.

Международная исследовательская группа под руководством Каролинского института нанесла на карту раннее генетическое развитие мозга и теперь может предоставить атлас развития плода между 6 и 13 неделями.

«Это первое комплексное исследование развития мозга с акцентом на регуляцию генов. Предыдущие исследования почти всегда были сосредоточены на коре головного мозга или коре головного мозга». «Наше исследование представляет собой систематическое картирование всего мозга, чтобы можно было сравнить все регионы. друг с другом.»

Когда у раннего плода мозг начинает развиваться, он начинает напоминать трубку, поскольку стенки трубки развиваются в мозг, а заполненный жидкостью центр трубки становится желудочками, полостью мозга.

Между 6 и 13 неделями беременности происходит быстрая специализация клеток стенок трубы. Это происходит посредством очень сложной цепной реакции, в ходе которой выделяются вещества, стимулирующие развитие первых клеток определенным образом. Затем эти клетки выделяют дополнительные сигналы, которые контролируют следующую стадию развития клеток и так далее.

Сигналы активируют гены, которые производят белки, специализирующиеся на разных типах клеток, а также действуют как новые сигналы.

«Именно этот процесс, то, как, в каком порядке и в каких типах клеток активируются гены во время процесса формирования мозга, который мы изучали, мы хотели проследить за процессом от ДНК к РНК и белку на каждом этапе», — говорит. Стин Линарсон.

Исследование проводилось с использованием метода, позволяющего измерять активные области нитей ДНК и РНК, образующихся в отдельных клетках. Затем исследователи собрали головоломку воедино и теперь могут представить карту того, как она работает.

Это исследование является частью более крупного шведского проекта «Атлас клеток развития человека», в рамках которого несколько исследовательских групп изучали генетическое развитие мозга, сердца, легких и т. д. Исследования по проекту сейчас продвигаются вперед, и исследователи используют карты, чтобы найти ответы на то, что пошло не так при заболевании.

«Мы сейчас изучаем возникновение рака головного мозга у детей. К счастью, это редкое заболевание, но среди различных заболеваний, приводящих к смерти детей, оно является одним из самых распространенных.

«Мы изучаем опухоли, возникающие во время эмбрионального развития мозга, и используем атлас, чтобы попытаться понять механизмы нормального развития, которые пошли не так, и как это приводит к образованию и росту опухолей», — говорит Стин Линарсон.

Финансирование: Исследование финансировалось Фондом семьи Эрлинг-Перссон, Фондом Кнута и Алисы Валленберг, Шведским фондом стратегических исследований и EC Horizon 2020. Стен Леннарссон является научным консультантом компаний Moleculent, Combigene и Центра передового опыта в области иммунотерапии при университете. Осло. Он и первый автор Камилла Маннин также являются акционерами компании EEL Transcriptomics AB, которой принадлежат права интеллектуальной собственности на EEL-FISH.

О новостях исследований в области генетики и развития нервной системы

автор: Стен Линарсон
источник: Каролинский институт
коммуникация: Стен Леннарссон — Каролинский институт
картина: Изображение предоставлено Neuroscience News.

Исходный поиск: Открытый доступ.
«Доступность хроматина во время развития нервной системы человека в первом триместре«Стен Леннарссон и др. природа

Резюме

Доступность хроматина во время нервного развития человека в первом триместре

Человеческий мозг развивается посредством строго регулируемой серии событий формирования паттерна, вызванных экспрессией транскрипционных факторов и изменениями доступности хроматина.

Хотя экспрессия генов в развивающемся мозге была описана с разрешением отдельных клеток, аналогичные атласы доступности хроматина сосредоточены главным образом на переднем мозге.

Здесь мы описываем доступность хроматина и экспрессию связанных генов во всем развивающемся мозге человека в течение первого триместра (6–13 недель после зачатия).

Мы идентифицировали 135 кластеров и использовали многосторонние измерения для корреляции кандидатов. Содружество Независимых Государств— Регуляторные элементы экспрессии генов. Количество доступных областей увеличивалось с возрастом и по мере дифференцировки нейронов.

Используя сверточную нейронную сеть, мы идентифицировали предполагаемые сайты связывания функциональных факторов транскрипции на энхансерах, которые различают подтипы нейронов.

Мы применили эту модель к Содружество Независимых Государств— Сопутствующие организационные элементы Исррб Выяснить механизм активации линии клеток Пуркинье.

Наконец, связывая однонуклеотидные полиморфизмы, связанные с заболеванием Содружество Независимых Государств-Регуляторные элементы Мы подтвердили предполагаемые патогенетические механизмы при нескольких заболеваниях и определили ГАМКергические нейроны среднего мозга как наиболее уязвимые к мутациям, связанным с большим депрессивным расстройством.

Наши результаты дают более детальное представление о ключевых генетических регуляторных механизмах, лежащих в основе появления типов клеток головного мозга в течение первого триместра, и дают исчерпывающую информацию для будущих исследований нейроразвития человека.