Исследователи составили атлас типов клеток человеческого мозга
Нейробиологи классифицировали нервные клетки человеческого мозга, отличающиеся активностью генов и функциями. Результаты исследования опубликованы в специальном выпуске журнала Science.Международная группа ученых под руководством Института биологических исследований Солка составила атлас, описывающий различные подтипы клеток человеческого мозга. Нейробиологи проанализировали более полумиллиона клеток головного мозга трех человек, чтобы описать 188 типов клеток с разными активными генами, составляющих человеческий мозг в беспрецедентных деталях.
Каждая клетка организма содержит одну и ту же последовательность ДНК, но в разных типах «считываются», транслируются в РНК и используются для производства белков разные гены. Разнообразие белков обеспечивает функциональные различия между клетками и сложность мозга.
Исследование мозга человека основано на методе, который ранее исследователи из Института Солка использовали для определения подтипов клеток головного мозга у мышей. В 2020 году ученые профилировали 161 тип клеток в мозге мыши на основе метиловых химических маркеров вдоль ДНК. Эти маркеры определяют, когда определенные гены включаются или выключаются.
В новом исследовании ученые использовали те же инструменты для определения закономерностей метилирования ДНК в более чем 500 000 клетках мозга из 46 областей мозга трех здоровых взрослых мужчин. В то время как мозг мышей практически одинаков у разных животных и содержит около 80 млн нейронов, человеческий мозг различается гораздо больше и содержит около 80 млрд нейронов.
Чтобы повысить точность результатов, исследователи также использовали второй метод, который анализировал трехмерную структуру молекул ДНК в каждой клетке, чтобы получить дополнительную информацию о том, какие последовательности генов активно используются. Области ДНК, которые подвергаются воздействию, с большей вероятностью будут доступны клеткам, чем плотно свернутые участки ДНК.
Совокупный анализ позволил выявить и описать 188 различных подтипов клеток головного мозга человека. Знание того, как от каких последовательностей ДНК функционируют различные типы клеток, имеет решающее значение не только для понимания того, как работает мозг, но и для того, чтобы понять, как мутации в ДНК могут вызывать заболевания головного мозга и, соответственно, как лечить эти расстройства.
Это исследование — часть масштабной инициативы BRAIN, направленной на описание всего множества клеток в мозге млекопитающих. В специальном выпуске журнала Science опубликовано 21 исследование ученых, использующих различные методы для описания многообразия клеток головного мозга во взрослом и формирующемся мозге человека и других приматов.