Новости и мнения

Картирование экспрессии генов в мозге плода

Исследователи заполняют атлас, изображающий экспрессию генов в развивающемся человеческом мозге.

Исследователи из Института мозговедения им. Аллена в Сиэтле в сотрудничестве с учеными по всей стране создали мозговую карту экспрессии генов во время пренатального развития. Карта может пролить свет на то, как человеческий мозг развивается не так, как мозг мышей или даже других приматов. Эти данные должны также позволить исследователям связывать гены, связанные с нарушениями развития, с их паттернами экспрессии во время развития, что может помочь объяснить корни таких нарушений, как аутизм. Работа описана в статье, опубликованной сегодня (2 апреля) в журнале Nature .

«Нет сомнений, что это. , , ресурс, который будет полезен для многих ученых в области развития », – сказал Виланд Хаттнер , клеточный биолог и нейробиолог из Института молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка в Дрездене, Германия. Хаттнер не принимал участия в этой работе, но ранее имел картированную экспрессию генов в мозге плода человека и мыши.

«Для ученых, интересующихся этой темой, это золотая жила, чтобы просто просмотреть данные и выбрать геном, в котором они заинтересованы», и посмотреть, как гены интереса выражаются в развивающемся мозге, сказал Пьер Вандерхаген , нейробиолог по развитию в Брюссельском университете в Бельгии, который также не принимал участия в исследовании.

Исследователи исследовали ткани из четырех плодных мозгов, сохраненные между 15 и 21 неделями после зачатия. «Мы выбрали именно эту стадию развития, потому что именно тогда вы действительно формируете неокортекс», – сказал соавтор исследования Эд Лейн из Института Аллена. Неокортекс является внешним слоем мозга и местом когнитивных процессов высшего порядка, таких как мышление, язык и память.

Чтобы отобразить экспрессию генов плода, команда Лейна разрезала мозг на тонкие ломтики. Они вырезали небольшие популяции клеток из срезов с помощью лазеров, выделяли РНК из расчлененных тканей, а затем измеряли экспрессию генов в каждом образце с помощью микрочипов. Они также окрашивали некоторые срезы мозга, чтобы определить расположение структур мозга и лучше согласовать экспрессию генов с пространственными координатами. Из каждого мозга исследователи выделили около 300 анатомических областей.

Полученный атлас уже дал некоторые интересные результаты, сказал Лейн. Например, исследователи задались вопросом, могут ли гены, которые показывают нетипичное выражение после рождения у людей с аутизмом, демонстрировать кластерные паттерны экспрессии пренатально. Поэтому они провели поиск в атласе, чтобы определить, где эти гены, связанные с аутизмом, имели тенденцию к экспрессии, и обнаружили, что они были обогащены во вновь созданных возбуждающих клетках развивающейся коры. Аутизм связан с нетипичным балансом в возбуждающей и тормозной сигнализации.

Исследователи также начали исследовать, как экспрессия генов в мозге может отличаться между людьми и другими приматами в раннем развитии. Lein и его коллеги проанализировали, где гены, которые отличались между видами, были экспрессированы в мозге плода и обнаружили, что они часто экспрессировались в лобной коре – области, участвующей в памяти, решении проблем и других когнитивных функциях; в зоне субплит – область, которая генерирует кортикальные нейроны; и в некоторых тормозных нейронах.

Новые данные доступны онлайн как часть Атласа мозга Аллена . По словам Лейна, для каждого из 300 регионов, которые проанализировали исследователи, доступны данные экспрессии для десятков тысяч кодирующих белок генов в геноме человека.

Вандерхаген сравнил работу с работами, описывающими последовательности всего генома. Он объяснил, что исследования, включающие обширные наборы данных, иногда занимают годы, чтобы дать свои лучшие результаты. «Всегда трудно понять, что из этого получится, так же как и секвенирование генома, но это оказалось полезным для крупных открытий в биологии», – сказал он.

JA Miller и др., «Транскрипционный ландшафт пренатального мозга человека», Nature , doi: 10.1038 / nature13185, 2014.

Обсуждение

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