Ο νέος γενετικός άτλαντας της ανάπτυξης του εγκεφάλου

περίληψη: Οι ερευνητές δημιούργησαν έναν άτλαντα που περιγράφει λεπτομερώς την πρώιμη γενετική ανάπτυξη του εγκεφάλου από την 6η έως τη 13η εβδομάδα της εμβρυϊκής ανάπτυξης. Αυτή η νέα εργασία παρέχει μια ολοκληρωμένη άποψη της γονιδιακής ρύθμισης σε διάφορες περιοχές του εγκεφάλου, υπερβαίνοντας τις προηγούμενες μελέτες που επικεντρώθηκαν κυρίως στον φλοιό.

Ο άτλαντας αναμένεται να βοηθήσει στην κατανόηση των αναπτυξιακών σφαλμάτων που οδηγούν σε όγκους του εγκεφάλου στα παιδιά και μπορεί να βοηθήσει στην ανάπτυξη στοχευμένων θεραπειών. Επιπλέον, η μελέτη αποτελεί μέρος του ευρύτερου προγράμματος Human Developmental Cell Atlas, το οποίο στοχεύει στη χαρτογράφηση της γενετικής ανάπτυξης διαφόρων οργάνων.

Βασικά στοιχεία:

1. Εκτεταμένη χαρτογράφηση του εγκεφάλου: Ο άτλαντας παρέχει έναν λεπτομερή χάρτη της γονιδιακής ενεργοποίησης και της κυτταρικής ανάπτυξης στον εγκέφαλο κατά τα πρώιμα εμβρυϊκά στάδια.
2. Πιθανές κλινικές εφαρμογές: Οι ιδέες σε αυτόν τον άτλαντα χρησιμοποιούνται για τη μελέτη και την κατανόηση της προέλευσης του παιδικού καρκίνου του εγκεφάλου, ο οποίος μπορεί να οδηγήσει σε νέες στρατηγικές θεραπείας.
3. Συνεργατικές ερευνητικές προσπάθειες: Αυτή η έρευνα αποτελεί μέρος μιας ευρύτερης προσπάθειας, που χρηματοδοτείται από εξέχοντα ιδρύματα, για τη δημιουργία ολοκληρωμένων κυτταρικών άτλαντων πολλαπλών οργάνων, προωθώντας την κατανόησή μας για την ανθρώπινη ανάπτυξη και τις ασθένειες.

πηγή: Ινστιτούτο Καρολίνσκα

Σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο φύσηΕρευνητές από το Karolinska Institutet παρουσιάζουν έναν άτλαντα πρώιμης ανάπτυξης του εγκεφάλου.

Ο άτλαντας μπορεί να χρησιμοποιηθεί, μεταξύ άλλων, για να ανακαλύψει τι πήγε στραβά στην ανάπτυξη όγκων του εγκεφάλου στα παιδιά καθώς και για να βρει νέες θεραπείες.

Μια διεθνής ερευνητική ομάδα με επικεφαλής το Ινστιτούτο Karolinska έχει χαρτογραφήσει την πρώιμη γενετική ανάπτυξη του εγκεφάλου και μπορεί τώρα να παρέχει έναν άτλαντα της εμβρυϊκής ανάπτυξης μεταξύ 6ης και 13ης εβδομάδας.

“Αυτή είναι η πρώτη ολοκληρωμένη μελέτη για την ανάπτυξη του εγκεφάλου με έμφαση στη γονιδιακή ρύθμιση. Προηγούμενες μελέτες επικεντρώνονταν σχεδόν πάντα στον φλοιό ή τον εγκεφαλικό φλοιό. ” “Η μελέτη μας είναι μια συστηματική χαρτογράφηση ολόκληρου του εγκεφάλου, έτσι ώστε όλες οι περιοχές να μπορούν να συγκριθούν ο ένας με τον άλλο.”

Όταν ο εγκέφαλος αρχίζει να αναπτύσσεται στο πρώιμο έμβρυο, αρχίζει να μοιάζει με σωλήνα, καθώς τα τοιχώματα του σωλήνα αναπτύσσονται στον εγκέφαλο και το γεμάτο με υγρό κέντρο του σωλήνα γίνεται κοιλίες, η εγκεφαλική κοιλότητα.

Μεταξύ 6ης και 13ης εβδομάδας της εγκυμοσύνης, υπάρχει ταχεία εξειδίκευση των κυττάρων στα τοιχώματα του σωλήνα. Αυτό συμβαίνει μέσω μιας πολύ περίπλοκης αλυσιδωτής αντίδρασης κατά την οποία εκκρίνονται ουσίες που διεγείρουν τα πρώτα κύτταρα να αναπτυχθούν με συγκεκριμένο τρόπο. Αυτά τα κύτταρα στη συνέχεια εκκρίνουν πρόσθετα σήματα που ελέγχουν το επόμενο στάδιο της κυτταρικής ανάπτυξης και ούτω καθεξής.

Τα σήματα ενεργοποιούν γονίδια που παράγουν πρωτεΐνες που είναι εξειδικευμένες σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων και λειτουργούν επίσης ως νέα σήματα.

«Είναι αυτή η διαδικασία, πώς, με ποια σειρά και σε ποιον τύπο κυττάρων ενεργοποιούνται τα γονίδια κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας σχηματισμού εγκεφάλου που μελετούσαμε, από το DNA στο RNA, στην πρωτεΐνη», λέει Steen Linarson.

Η έρευνα διεξήχθη χρησιμοποιώντας μια μέθοδο που μπορεί να μετρήσει τις ενεργές περιοχές σε κλώνους DNA και RNA που σχηματίζονται σε μεμονωμένα κύτταρα. Στη συνέχεια, οι ερευνητές συνέταξαν το παζλ και μπορούν τώρα να παράσχουν έναν χάρτη του τρόπου λειτουργίας του.

Αυτή η έρευνα είναι μέρος του μεγαλύτερου σουηδικού έργου «Human Developmental Cell Atlas» στο οποίο αρκετές ερευνητικές ομάδες έχουν μελετήσει τη γενετική ανάπτυξη του εγκεφάλου, της καρδιάς, των πνευμόνων κ.λπ. Η έρευνα για το έργο προχωρά τώρα και οι ερευνητές χρησιμοποιούν τους χάρτες για να βρουν απαντήσεις στο τι πήγε στραβά στην ασθένεια.

«Τώρα μελετάμε την εμφάνιση του καρκίνου του εγκεφάλου στα παιδιά Ευτυχώς είναι μια σπάνια ασθένεια, αλλά μεταξύ των διαφόρων ασθενειών που οδηγούν σε θάνατο στα παιδιά, είναι μια από τις πιο κοινές.

«Μελετάμε όγκους που προκύπτουν κατά την ανάπτυξη του εμβρυϊκού εγκεφάλου και χρησιμοποιούμε τον άτλαντα για να προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε τους μηχανισμούς της φυσιολογικής ανάπτυξης που έχουν πάει στραβά και πώς αυτό οδηγεί στον σχηματισμό και την ανάπτυξη όγκου», λέει ο Steen Linarson.

Χρηματοδότηση: Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Erling-Persson Family Foundation, το Knut and Alice Wallenberg Foundation, το Swedish Foundation for Strategic Research και το EC Horizon 2020. Ο Sten Lennarsson είναι ο επιστημονικός σύμβουλος για το Moleculent, το Combigene και το Κέντρο Αριστείας στην Ανοσοθεραπεία στο Πανεπιστήμιο του Όσλο. Αυτός και η πρώτη συγγραφέας Camille Mannin είναι επίσης μέτοχοι της EEL Transcriptomics AB, η οποία κατέχει τα δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας της EEL-FISH.

Πληροφορίες σχετικά με τη γενετική και τη νευροαναπτυξιακή έρευνα

συγγραφέας: Στεν Λίναρσον
πηγή: Ινστιτούτο Καρολίνσκα
επικοινωνία: Sten Lennarsson – Karolinska Institutet
εικόνα: Η εικόνα πιστώθηκε στο Neuroscience News

Αρχική αναζήτηση: Ανοιχτή πρόσβαση.
“Προσβασιμότητα στη χρωματίνη κατά τη διάρκεια της ανθρώπινης νευροανάπτυξης πρώτου τριμήνου«Από τους Sten Lennarsson et al. φύση

μια περίληψη

Προσβασιμότητα στη χρωματίνη κατά τη διάρκεια της ανθρώπινης νευροανάπτυξης πρώτου τριμήνου

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος αναπτύσσεται μέσω μιας αυστηρά ρυθμιζόμενης σειράς γεγονότων διαμόρφωσης, που προκαλούνται από την έκφραση του μεταγραφικού παράγοντα και τις αλλαγές στην προσβασιμότητα της χρωματίνης.

Αν και η γονιδιακή έκφραση σε όλο τον αναπτυσσόμενο εγκέφαλο έχει περιγραφεί σε ανάλυση ενός κυττάρου, παρόμοιοι άτλαντες προσβασιμότητας χρωματίνης έχουν επικεντρωθεί κυρίως στον πρόσθιο εγκέφαλο.

Εδώ περιγράφουμε την προσβασιμότητα της χρωματίνης και τη συζευγμένη γονιδιακή έκφραση σε ολόκληρο τον αναπτυσσόμενο ανθρώπινο εγκέφαλο κατά το πρώτο τρίμηνο (6-13 εβδομάδες μετά τη σύλληψη).

Προσδιορίσαμε 135 ομάδες και χρησιμοποιήσαμε πολυμερείς μετρήσεις για να συσχετίσουμε τον υποψήφιο Κοινοπολιτεία Ανεξάρτητων Κρατών– Ρυθμιστικά στοιχεία γονιδιακής έκφρασης. Ο αριθμός των προσβάσιμων περιοχών αυξήθηκε με την ηλικία και κατά τη νευρωνική διαφοροποίηση.

Χρησιμοποιώντας ένα συνελικτικό νευρωνικό δίκτυο, εντοπίσαμε υποτιθέμενες θέσεις δέσμευσης λειτουργικού παράγοντα μεταγραφής σε ενισχυτές που διακρίνουν νευρωνικούς υποτύπους.

Έχουμε εφαρμόσει αυτό το μοντέλο Κοινοπολιτεία Ανεξάρτητων Κρατών– Συναφή οργανωτικά στοιχεία Isrrb Για να αποσαφηνιστεί ο μηχανισμός ενεργοποίησης στην κυτταρική σειρά Purkinje.

Τέλος, συνδέοντας μονονουκλεοτιδικούς πολυμορφισμούς που σχετίζονται με τη νόσο Κοινοπολιτεία Ανεξάρτητων Κρατών-Ρυθμιστικά στοιχεία Επικυρώσαμε υποτιθέμενους παθογόνους μηχανισμούς σε αρκετές ασθένειες και αναγνωρίσαμε τους GABAergic νευρώνες που προέρχονται από τον μεσεγκέφαλο ως πιο ευαίσθητους σε μεταλλάξεις που σχετίζονται με μείζονα καταθλιπτική διαταραχή.

Τα ευρήματά μας παρέχουν μια πιο λεπτομερή άποψη των βασικών γενετικών ρυθμιστικών μηχανισμών που διέπουν την εμφάνιση τύπων εγκεφαλικών κυττάρων κατά το πρώτο τρίμηνο και μια ολοκληρωμένη αναφορά για μελλοντικές μελέτες της ανθρώπινης νευροανάπτυξης.