Исследователи из Медицинского института Джонса Хопкинса и их коллеги со всего мира создали молекулярную карту человеческого мозга, сосредоточив внимание на неокортексе — внешнем слое, отвечающем за когнитивные функции.

Атлас основан на данных из почти 200 опубликованных исследований и анализа более 30 миллионов клеток. Он помогает изучать генетические связи и пути, связанные с такими состояниями, как расстройства аутистического спектра и болезнь Альцгеймера, которые затрагивают миллионы людей по всему миру.

Руководитель исследования, доктор Карло Колантуони, отметил, что целью работы является понимание клеточных механизмов формирования неокортекса и выявление ранних признаков задержек в развитии и заболеваний мозга. Это может помочь в разработке новых методов лечения.

Исследование также включает модели мозга млекопитающих и мышей, которые показывают, как эволюция привела к расширению неокортекса у человека. Например, созревание нейронов в неокортексе человека занимает годы, тогда как у мышей этот процесс длится всего несколько недель.

Визуализация использования различных элементов генома при формировании нейронов в мозге мыши (слева), обезьяны (в центре) и человека (справа). Каждая точка — это отдельная клетка в развивающемся неокортексе. Источник: Carlo Colantuoni, Ph.D.

Атлас позволяет изучать этапы развития мозга на клеточном уровне, выявляя типичные паттерны роста и отклонения, связанные с нейродегенеративными заболеваниями. Это особенно важно для понимания редких состояний, таких как микроцефалия, которая влияет на рост мозга ещё до рождения.

Учёные также создали открытый веб-портал, где исследователи без навыков программирования могут изучать экспрессию генов, координацию генетических модулей и добавлять свои данные для расширения ресурса. Это делает атлас доступным для широкого круга специалистов.

Работа является частью более широкой инициативы Human Cell Atlas (HCA), которая с 2016 года занимается картированием всех клеток человеческого тела. Исследования HCA уже привели к открытию новых типов клеток и лучшему пониманию работы органов.

Атлас мозга дополняет усилия по изучению влияния опиоидов на мозг, регенерации волосковых клеток внутреннего уха для восстановления слуха и распределения клеточных путей при деменции. Эти исследования помогают выявлять новые молекулярные мишени для лечения.

Колантуони подчеркнул важность привлечения академических и промышленных партнёров для инвестиций в такие проекты. В будущем использование алгоритмов искусственного интеллекта для анализа больших данных и моделирования в системах стволовых клеток может привести к созданию персонализированных методов терапии, связанных с нейродегенеративными заболеваниями.

Подробнее на iXBT