Подробный атлас развивающегося мозга

Исследователи из Гарвардского университета и Института Броуда Массачусетского технологического института и Гарварда создали первый подробный атлас критической области развивающегося мозга мыши, применив несколько передовых геномных технологий к той части коры головного мозга, которая отвечает за обработку ощущений от тела. Измеряя, как активность и регуляция генов меняются с течением времени, исследователи теперь лучше понимают, как устроена кора головного мозга, а также имеют совершенно новый набор инструментов для изучения того, как кора головного мозга затрагивается при заболеваниях нервной системы. Исследование опубликовано в журнале Nature .

«У нас есть давний интерес к пониманию развития коры головного мозга млекопитающих , поскольку это центр познания более высокого порядка и часть мозга, которая больше всего расширилась и разнообразилась в ходе эволюции человека», — сказала Паола Арлотта. , соавтор исследования и профессор кафедры стволовых клеток и регенеративной биологии семьи Голуб в Гарвардском университете. «В этом исследовании мы смотрели на кору через очень тонкую линзу, практически профилируя все ее клетки, одну за другой, каждый день развития. Мы каталогизировали изменения в экспрессии генов.и регулирование на беспрецедентном уровне временного разрешения, чтобы построить первую молекулярную карту этой удивительной ткани с разрешением одной клетки. Карта позволила нам извлечь первые механистические принципы, управляющие построением коры головного мозга, и начать расшифровывать, как генетические аномалии влияют на такой высоко контролируемый процесс в эмбрионе ».

«В развивающемся мозге мы должны учитывать три вещи: типы клеток, которые присутствуют, где эти клетки расположены, и на какой стадии они находятся в развитии. Кроме того, путем определения движущих сил, которые направляют этот процесс в нормальном развитии. «Мы можем лучше понять, что может пойти не так при заболевании», — сказал соавтор исследования Авив Регев, который был одним из основных членов Института Броуда, когда началось исследование, и в настоящее время является главой Genentech Research and Early Development.

Исследователи сосредоточились на соматосенсорной коре, которая может служить моделью для других областей коры головного мозга, поскольку она содержит клетки, представляющие все ее основные классы. Каждый день развития коры головного мозга исследователи анализировали с использованием нескольких технологий на одноклеточном уровне. Они использовали RNA-seq, чтобы измерить, какие гены экспрессируются, а также пространственную транскриптомику, чтобы измерить, где гены экспрессируются в ткани. Они также использовали ATAC-seq, чтобы измерить, какие части генома доступны для регулирования.

«Эти технологии позволили нам изучить различные способы экспрессии генов и то, как гены регулируют друг друга. Комбинируя эти три способа, мы лучше понимаем, какие гены, например, являются важными для управления развитием нейронов», — сказала Даниэла Ди Белла. , научный сотрудник лаборатории Арлотты и соавтор исследования.