Naukowcy tworzą kompleksową mapę mózgu myszy

Mysz jest najszerzej stosowanym modelem eksperymentalnym na kręgowcach w badaniach neurologicznych, a nowy atlas toruje drogę do lepszego zrozumienia ludzkiego mózgu. Atlas opisuje typ, lokalizację i informacje molekularne ponad 32 milionów komórek oraz dostarcza informacji na temat komunikacji między tymi komórkami.

Klasyfikacja komórek transkryptomowych całego mózgu myszy. Źródło obrazu: Yao i in., doi: 10.1038/s41586-023-06812-z.

„DNA komórki jest jak jej język” – powiedział profesor Ping Ren, badacz z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego.

„Tak jak istnieją pewne rdzenie słów wspólne dla wielu języków, tak istnieją pewne geny i wzorce ekspresji genów, które są zachowane u różnych gatunków”.

„Nauka rozumienia i interpretowania molekularnego języka mózgu może pomóc nam dowiedzieć się więcej o tym, jak ogólnie działa mózg i co dzieje się z mózgiem w stanach neurologicznych i psychiatrycznych”.

„Atlas myszy rzucił światło na złożoną sieć komórek mózgowych ssaków jak nigdy dotąd, dostarczając badaczom szczegółów potrzebnych do zrozumienia funkcjonowania i chorób ludzkiego mózgu” – powiedział dr Joshua Gordon, dyrektor Narodowego Instytutu Zdrowia Psychicznego, będącego częścią Narodowy Instytut Zdrowia Psychicznego. Instytuty zdrowia.

Nowy atlas opisuje typy komórek w każdym regionie mózgu myszy i ich organizację w tych obszarach.

Oprócz tych informacji strukturalnych Atlas komórek zapewnia niezwykle szczegółowy katalog transkryptomu komórki — kompletny zestaw odczytów genów komórki, który zawiera instrukcje dotyczące wytwarzania białek i innych produktów komórkowych.

Informacje transkryptomiczne zawarte w atlasie są zorganizowane hierarchicznie, wyszczególniając klasy komórek, podklasy i tysiące pojedynczych grup komórek w mózgu.

Atlas opisuje także epigenomię komórek – chemiczne modyfikacje DNA i chromosomów komórki, które zmieniają sposób wyrażania informacji genetycznej komórki – szczegółowo opisując tysiące typów komórek epigenomicznych i miliony potencjalnych elementów regulacyjnych genów dla różnych typów komórek mózgowych.

Łącznie informacje strukturalne, transkryptomiczne i genetyczne zawarte w tym atlasie zapewniają bezprecedensową mapę organizacji i różnorodności komórek w mózgu myszy.

Atlas zawiera także opis neuroprzekaźników i neuropeptydów wykorzystywanych przez różne komórki oraz zależności między typami komórek w mózgu.

Informacje te można wykorzystać jako zarys tego, w jaki sposób sygnały chemiczne są inicjowane i przekazywane w różnych częściach mózgu.

Te sygnały elektryczne stanowią podstawę działania obwodów mózgowych i ogólnego funkcjonowania mózgu.

„Ten produkt jest świadectwem siły tej bezprecedensowej i wszechstronnej współpracy i toruje nam drogę do bardziej precyzyjnych metod leczenia mózgu” – powiedział dr John Ngai, dyrektor inicjatywy NIH BRAIN.

„Ta praca pomaga nam w podstawowym zrozumieniu funkcjonowania mózgu na poziomie komórkowym” – powiedział profesor Ren.

„Umożliwi to porównanie stanu wyjściowego z mózgiem z zaburzeniami neurologicznymi i psychiatrycznymi”.

„Badanie mózgu w ten sposób może pomóc nam odkryć nowe podejścia do leczenia tych schorzeń”.

„Ludzie ewoluowali przez miliony lat i znaczna część tej ewolucyjnej historii jest wspólna dla innych zwierząt” – powiedział profesor Joseph Ecker, badacz z Instytutu Studiów Biologicznych Salk.

„Dane pochodzące wyłącznie od ludzi nigdy nie wystarczą, aby powiedzieć nam wszystko, co chcemy wiedzieć o działaniu mózgu”.

„Wypełniając te luki innymi gatunkami ssaków, możemy w dalszym ciągu odpowiadać na te pytania i udoskonalać wykorzystywane przez nas modele uczenia maszynowego, dostarczając im więcej danych”.

Profesor Ren powiedział: „Mózg nie jest jednorodny, a choroby nie wpływają jednakowo na wszystkie części mózgu”.

„Wnioski wynikające z tego badania i całej inicjatywy BRAIN pomagają nam lepiej zrozumieć, na jakie typy komórek wpływają określone choroby”.

„Mamy nadzieję, że utoruje to drogę bardziej precyzyjnym i ukierunkowanym terapiom, które będą w stanie leczyć chore komórki bez wpływu na resztę mózgu”.

the wyniki Ukazuje się w dziesięciu artykułach w czasopiśmie Natura.