zhrnutie: Vedci vytvorili atlas s podrobnosťami o ranom genetickom vývoji mozgu od 6. do 13. týždňa vývoja plodu. Táto nová práca poskytuje komplexný pohľad na reguláciu génov v rôznych oblastiach mozgu, presahuje predchádzajúce štúdie, ktoré sa zameriavali predovšetkým na kôru.

Očakáva sa, že atlas pomôže pochopiť vývojové chyby, ktoré vedú k mozgovým nádorom u detí, a môže pomôcť pri vývoji cielenej liečby. Štúdia je navyše súčasťou širšieho projektu Human Developmental Cell Atlas, ktorého cieľom je zmapovať genetický vývoj rôznych orgánov.

Kľúčové fakty:

1. Rozsiahle mapovanie mozgu: Atlas poskytuje podrobnú mapu aktivácie génov a bunkového vývoja v mozgu počas skorých embryonálnych štádií.
2. Potenciálne klinické aplikácie: Myšlienky v tomto atlase sa používajú na štúdium a pochopenie pôvodu rakoviny mozgu u detí, čo môže viesť k novým liečebným stratégiám.
3. Spoločné výskumné úsilie: Tento výskum je súčasťou väčšieho úsilia, financovaného poprednými inštitúciami, na vytvorenie komplexných bunkových atlasov viacerých orgánov, čím sa posúva naše chápanie ľudského vývoja a chorôb.

zdroj: Karolínsky inštitút

V článku uverejnenom v prírodyVedci z Karolinska Institutet predstavujú atlas raného vývoja mozgu.

Atlas môže slúžiť okrem iného na zistenie, čo sa pokazilo pri vzniku mozgových nádorov u detí, ako aj na hľadanie nových spôsobov liečby.

Medzinárodný výskumný tím pod vedením Karolinska Institutet zmapoval skorý genetický vývoj mozgu a teraz môže poskytnúť atlas vývoja plodu medzi 6. a 13. týždňom.

„Toto je prvá komplexná štúdia vývoja mozgu so zameraním na génovú reguláciu. Predchádzajúce štúdie sa takmer vždy zameriavali na kôru, čiže mozgovú kôru.“ „Naša štúdia je systematickým mapovaním celého mozgu, aby bolo možné porovnať všetky oblasti spolu.“

Keď sa mozog začína vyvíjať u raného plodu, začína sa podobať trubici, pričom steny trubice sa vyvíjajú do mozgu a tekutinou naplnený stred trubice sa stáva komorami, mozgovou dutinou.

Medzi 6. a 13. týždňom tehotenstva dochádza k rýchlej špecializácii buniek v stenách trubice. K tomu dochádza prostredníctvom veľmi komplexnej reťazovej reakcie, pri ktorej sa vylučujú látky, ktoré stimulujú vývoj prvých buniek určitým spôsobom. Tieto bunky potom vylučujú ďalšie signály, ktoré riadia ďalšiu fázu bunkového vývoja atď.

Signály aktivujú gény, ktoré produkujú proteíny, ktoré sa špecializujú na rôzne typy buniek a tiež pôsobia ako nové signály.

„Sledovali sme tento proces, ako, v akom poradí a v akom type buniek sa aktivujú gény počas tohto procesu tvorby mozgu,“ hovorí Steen Linarson.

Výskum sa uskutočnil pomocou metódy, ktorá dokáže merať aktívne oblasti na reťazcoch DNA a RNA vytvorených v jednotlivých bunkách. Vedci potom poskladali puzzle a teraz môžu poskytnúť mapu, ako to funguje.

Tento výskum je súčasťou väčšieho švédskeho projektu „Human Developmental Cell Atlas“, v ktorom niekoľko výskumných skupín študovalo genetický vývoj mozgu, srdca, pľúc atď. Výskum projektu teraz napreduje a výskumníci používajú mapy na hľadanie odpovedí na to, čo sa pri tejto chorobe pokazilo.

„Teraz študujeme výskyt rakoviny mozgu u detí, našťastie je to zriedkavé ochorenie, ale spomedzi rôznych chorôb, ktoré vedú k smrti detí, patrí medzi najčastejšie.

„Študujeme nádory, ktoré vznikajú počas embryonálneho vývoja mozgu a používame atlas, aby sme sa pokúsili pochopiť mechanizmy normálneho vývoja, ktoré sa pokazili a ako to vedie k tvorbe nádorov a rastu nádorov,“ hovorí Steen Linarson.

Financovanie: Výskum financovali Erling-Persson Family Foundation, Knut a Alice Wallenberg Foundation, Švédska nadácia pre strategický výskum a EC Horizon 2020. Sten Lennarsson je vedeckým poradcom pre Moleculent, Combigene a Centrum excelentnosti v imunoterapii na univerzite z Osla. On a prvý autor Camille Mannin sú tiež akcionármi spoločnosti EEL Transcriptomics AB, ktorá vlastní práva duševného vlastníctva na EEL-FISH.

O novinkách v oblasti genetiky a neurovývojového výskumu

autor: Sten Linarson
zdroj: Karolínsky inštitút
komunikácia: Sten Lennarsson – Karolínsky inštitút
obrázok: Obrázok pripísaný Neuroscience News

Pôvodné vyhľadávanie: Otvorený prístup.
„Dostupnosť chromatínu počas prvého trimestra ľudského neurovývoja„Od Stena Lennarssona a spol. prírody

Súhrn

Dostupnosť chromatínu počas prvého trimestra ľudského neurovývoja

Ľudský mozog sa vyvíja prostredníctvom prísne regulovanej série vzorovacích udalostí spôsobených expresiou transkripčného faktora a zmenami v dostupnosti chromatínu.

Aj keď génová expresia vo vyvíjajúcom sa mozgu bola opísaná v jednobunkovom rozlíšení, podobné atlasy dostupnosti chromatínu sa zamerali predovšetkým na predný mozog.

Tu popisujeme dostupnosť chromatínu a spojenú génovú expresiu v celom vyvíjajúcom sa ľudskom mozgu počas prvého trimestra (6–13 týždňov po počatí).

Identifikovali sme 135 zhlukov a použili sme multipartitné merania na koreláciu kandidáta Spoločenstvo nezávislých štátov– Regulačné prvky génovej expresie. Počet prístupných oblastí sa zvyšoval s vekom a pozdĺž neuronálnej diferenciácie.

Pomocou konvolučnej neurónovej siete sme identifikovali predpokladané väzbové miesta funkčného transkripčného faktora na zosilňovačoch, ktoré rozlišujú neurónové podtypy.

Tento model sme aplikovali na Spoločenstvo nezávislých štátov– Pridružené organizačné prvky Isrrb Objasniť mechanizmus aktivácie v línii Purkyňových buniek.

Nakoniec spojením jednonukleotidových polymorfizmov spojených s ochorením Spoločenstvo nezávislých štátov-Regulačné prvky Overili sme predpokladané patogénne mechanizmy pri niekoľkých ochoreniach a identifikovali sme GABAergické neuróny odvodené zo stredného mozgu ako najcitlivejšie na mutácie spojené s veľkou depresívnou poruchou.

Naše zistenia poskytujú podrobnejší pohľad na kľúčové genetické regulačné mechanizmy, ktoré sú základom vzniku typov mozgových buniek počas prvého trimestra, a komplexný odkaz pre budúce štúdie ľudského neurovývoja.