Как формируются разные типы нейронов в коре мозга

Кора головного мозга человека состоит из множества типов клеток, каждая из которых выполняет свою уникальную функцию. Как именно эти клетки становятся специализированными в ходе развития — давно интересует нейробиологов. Новое исследование ученых из UCLA позволило выявить целые сети генов, которые координируют этот процесс.

Проект начинался как небольшой анализ имеющихся данных, но быстро перерос в масштабное исследование. Используя методику одно-клеточной транскриптомики, команда объединила десятки баз данных о развитии мозга в единый мета-атлас. Это позволило им отследить, какие группы генов — так называемые коэкспрессионные модули — активируются в определённые моменты и управляют формированием конкретных типов нейронов.

«Мы обнаружили, что эти модули соответствуют ключевым этапам развития клеток и формированию отдельных нейронных подтипов,» — объясняет старший автор проекта, профессор Апарна Бхадури. «Например, мы определили гены, отвечающие за формирование глубоких слоев коры — и выяснили, что среди них есть те, которые ранее были связаны с нейроразвитиями и нарушениями, но их функции оставались неизвестными.»

Чтобы проверить свои открытия, ученые применили метод окрашивания настоящих образцов ткани мозга и использовали мозговые органоиды — миниатюрные 3D-модели мозга, выращенные из стволовых клеток. Эксперименты подтвердили: найденные модули действительно влияют на развитие определенных нейронов.

Эта работа не только приоткрывает завесу над тем, как развивается мозг в норме, но и может стать основой для будущих исследований аутизма, задержек развития и других заболеваний. Созданный мета-атлас уже используется для изучения глиобластомы — самой агрессивной формы рака мозга, и в дальнейшем поможет точнее определять уязвимые звенья в развитии нейронов.

«Наши данные помогают не просто ‘нарисовать карту’ мозга, но и понять, какие механизмы и гены управляют его формированием,» — говорит первый автор статьи Патрисия Нано. «Это ресурс, который, как мы надеемся, окажется полезным для ученых по всему миру.»