Новый метод изучения экспрессии генов может улучшить понимание заболеваний головного мозга

Новый метод изучения экспрессии генов может улучшить понимание заболеваний головного мозга
                Исследователи изучали нейроны из мозжечка, области мозга, участвующей в координации движений. Предоставлено: Элица Стоянова и Мария В. Моя.

Для создания человеческого мозга требуется много клеток. Орган содержит не только огромное количество нейронов (десятки миллиардов), но и впечатляющее разнообразие типов нейронов. В последние годы ученые разрабатывают перечни этих классов клеток — информацию, которая будет важна для понимания работы мозга. Вклад в эти усилия новое исследование ученых Рокфеллера описывает новую методологию для характеристики нейронов и их паттернов экспрессии генов с непревзойденной точностью.
                                                                                       

Исследование, опубликованное в eLife, предполагает, что даже некоторые из наиболее хорошо изученных типов нейронов все еще хранят секреты. Ученые показывают, что гены, экспрессируемые определенным типом клеток, могут различаться у разных видов и у разных людей. И они предполагают, что понимание этих молекулярных различий может оказаться полезным для выявления клеточных аномалий, лежащих в основе заболеваний головного мозга.

Джин Джин

Мозг мыши не то же самое, как человеческий мозг это много не противоречива. Тем не менее, когда дело доходит до клеток в этих нервных системах, выявление расхождений не так просто. Например, гранулярные клетки обнаруживаются в мозжечковой области мозга мыши и человека. А под микроскопом гранулярная клетка выглядит примерно одинаково, независимо от того, из какого животного она произошла.

Но, оказывается, внешность может быть обманчива.

Натаниэль Хайнц, профессор Джеймса и Мэрилин Саймонс, подозревал, что нейроны разных видов различаются тонкими, но важными способами. Чтобы выявить любые такие различия, его лаборатория решила определить, какие гены экспрессируются в нейронах мозжечка от мозга мыши и человека.

Совершенствуясь в устоявшихся методах, научный сотрудник Xioa Xu использовал клеточно-специфические антитела для очистки ядер от хорошо документированных нейронных подтипов — клеток Пуркинье, гранулярных клеток и клеток корзины — и для анализа того, какие гены они экспрессировали. Чтобы подтвердить эти результаты, выпускница Элица Стоянова использовала метод ATAC-seq, еще один способ определения того, какие гены включены в конкретной клетке.

Используя эти подходы, исследователи обнаружили, что человеческие нейроны экспрессируют сотни генов, а не нейроны мыши. Хайнц объясняет это несоответствие эволюционным изменениям, влияющим на регуляцию генов.

Гены, которые экспрессируют нейроны, определяют, как эта клетка реагирует на раздражители, как на нее воздействует болезнь и как она реагирует на лекарства. Поэтому любые расхождения в регуляции генов, говорит Хайнц, могут иметь серьезные последствия для исследователей, использующих модели грызунов для изучения нарушений головного мозга человека.

«Вы не можете предполагать, что когда вы проводите межвидовые эксперименты, результаты будут идентичны», — говорит он. «Во многих случаях они будут, но в некоторых случаях они не будут.»

Изменения от мозга к мозгу

Помимо изучения генетических различий между видами, исследователи также искали изменения, которые могут произойти в течение жизни одного человека. Они обнаружили, что более старые нейроны экспрессируют гены в разных пропорциях, чем их более молодые аналоги. Однако, поясняет Хайнц, клетки не всегда стареют с одинаковой скоростью.

«Когда мы изобразили изменения экспрессии генов в зависимости от возраста, мы заметили, что клетки некоторых особей выглядят биологически старше своего хронологического возраста», — говорит он. «А поскольку возраст является определяющим фактором возникновения дегенеративных расстройств у человека, вполне возможно, что эти клетки, которые кажутся старше, более уязвимы для болезней».

Старение, обнаружили исследователи, не является единственным фактором, который может повлиять на экспрессию генов. В некоторых мозгах они наблюдали явные генетические отклонения, которые были вызваны какой-то неизвестной переменной — возможно, расстройством мозга или, возможно, каким-то другим фактором. Потребуются дополнительные исследования, чтобы установить, что может лежать в основе этого типа изменений в экспрессии генов. Тем не менее, Хайнц говорит, что его воодушевляет тот факт, что его команда вообще смогла наблюдать за этими изменениями.

«Это показывает нам, что мы можем обнаружить изменения на молекулярном уровне, которые могут быть важны в контексте заболеваний, затрагивающих определенные типы клеток в мозге», — говорит он ./p>

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *