Молекулярный атлас показывает, как развиваются клетки мозга

Исследователи из EPFL и Каролинского института впервые создали карту генетических и развивающихся траекторий, по которым эмбриональные клетки следуют к своей окончательной роли в созревающем мозге. Результаты опубликованы в Nature.

Методология исследования

Учёные ежедневно анализировали образцы мозга эмбрионов мыши с 7-го дня после оплодотворения до рождения. С помощью комбинации методов секвенирования и математических подходов они получили около 290 000 профилей экспрессии генов отдельных клеток из всех регионов мозга и определили почти 800 клеточных «состояний», включая программы развития нейронов и клеток поддержки.

Ключевые открытия

  • Ранние нейроны: Первые примитивные нервные клетки (нейробласты) появляются у мышей до 9-го дня эмбрионального развития (примерное соответствие — начало первого триместра беременности у человека). Эти «нейроны-первопроходцы» вовлечены в сенсорные и моторные функции.
  • Клетки-организаторы: Обнаружены специфические предшественники нейронов — организующие радиальные глиальные клетки. Они направляют развитие соседних клеток, производя молекулярные сигналы, которые помогают установить положение различных специализированных типов клеток в мозге. Эти клетки производят большее разнообразие сигнальных молекул, чем считалось ранее.
  • Размеры популяций: Идентифицированы популяции клеток разного размера. Одна из самых больших — популяция возбуждающих нейронов в переднем мозге. Одна из самых маленьких — тип клеток поддержки нейронов, эпендимные клетки, которые производят жидкость, окружающую головной и спинной мозг.

Значение и перспективы

Созданный молекулярный атлас может помочь:

  1. Лучше понять здоровый и больной мозг.
  2. Усовершенствовать терапевтические подходы, такие как клеточная заместительная терапия при нейродегенеративных заболеваниях.
  3. Выявить гены, вовлечённые в нарушения нейроразвития, и определить происхождение злокачественных клеток при раке мозга.
  4. Служить эталоном для оценки тканей мозга, выращенных из стволовых клеток in vitro.

Атлас находится в открытом доступе как веб-ресурс. Следующий шаг — определить, где именно в развивающемся мозге расположены различные клеточные популяции.