Exbio Βιολογια και Κοινωνια
Οι ερευνητές έχουν δημιουργήσει τον μεγαλύτερο άτλαντα ανθρώπινων εγκεφαλικών κυττάρων μέχρι στιγμής, αποκαλύπτοντας περισσότερους από 3.000 τύπους κυττάρων — πολλοί από τους οποίους είναι νέοι στην επιστήμη. Το έργο, που δημοσιεύτηκε σε ένα πακέτο 21 εργασιών σήμερα στο Science, Science Advances και στο Science Translational Medicine, θα βοηθήσει στη μελέτη των ασθενειών, της γνωστικής λειτουργίας και του τι μας κάνει ανθρώπους, μεταξύ άλλων, λένε οι συγγραφείς.
Ο τεράστιος άτλαντας των κυττάρων προσφέρει ένα λεπτομερές στιγμιότυπο του πιο περίπλοκου γνωστού οργάνου. «Είναι πολύ σημαντικό», λέει ο Anthony Hannan, νευροεπιστήμονας στο Florey Institute of Neuroscience and Mental Health στη Μελβούρνη της Αυστραλίας. Οι ερευνητές έχουν χαρτογραφήσει στο παρελθόν τον ανθρώπινο εγκέφαλο χρησιμοποιώντας τεχνικές όπως η απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού, αλλά αυτός είναι ο πρώτος άτλαντας ολόκληρου του ανθρώπινου εγκεφάλου σε επίπεδο ενός κυττάρου, που δείχνει τις περίπλοκες μοριακές του αλληλεπιδράσεις, προσθέτει ο Hannan. «Αυτοί οι τύποι άτλαντων πραγματικά θέτουν τις βάσεις για μια καλύτερη κατανόηση του ανθρώπινου εγκεφάλου».
Η έρευνα αποτελεί μέρος της Έρευνας Εγκεφάλου των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας των ΗΠΑ μέσω της Πρωτοβουλίας Προώθησης Καινοτόμων Νευροτεχνολογιών — Δίκτυο Απογραφής Κυττάρων (BICCN), μια συνεργασία εκατοντάδων επιστημόνων. Οι στόχοι του προγράμματος περιλαμβάνουν την καταλογογράφηση τύπων εγκεφαλικών κυττάρων σε ανθρώπους, μη ανθρώπινα πρωτεύοντα και ποντίκια για τη βελτίωση της κατανόησης των κυτταρικών μηχανισμών πίσω από τις ελάχιστα κατανοητές εγκεφαλικές διαταραχές. Τα δεδομένα από τις 21 μελέτες έχουν δημοσιοποιηθεί στο διαδικτυακό αποθετήριο Neuroscience Multi-omic Archive.
Η νευροεπιστήμονας του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης της Ολλανδίας Kimberli Siletti, της οποίας η ομάδα έθεσε τον ακρογωνιαίο λίθο για την δημιουργία του άτλαντα μέσω της ανάλυσης αλληλουχιών RNA περισσότερων από 3 εκατομμύρια μεμονωμένων κυττάρων από 106 περιοχές που καλύπτουν ολόκληρο τον εγκέφαλο (χρησιμοποιώντας δείγματα ιστών από τρεις νεκρούς άντρες δότες), δήλωσε: «Έμεινα έκπληκτη με το πόσοι διαφορετικοί τύποι κυττάρων υπήρχαν!». Η συν-συγγραφέας της μελέτης Sten Linnarsson, βιολόγος μοριακών συστημάτων στο Ινστιτούτο Karolinska στη Στοκχόλμη της Σουηδίας δήλωσε: «Μία από τις μεγάλες εκπλήξεις εδώ είναι το πόσο απίστευτα περίπλοκο είναι το εγκεφαλικό στέλεχος».
Άλλες μελέτες διερεύνησαν τους μηχανισμούς γονιδιακής ρύθμισης και έκφρασης σε διαφορετικά κύτταρα. Ο εντοπισμός των διακοπτών που ενεργοποιούν ή μπλοκάρουν την έκφραση γονιδίων στα εγκεφαλικά κύτταρα θα μπορούσε να είναι χρήσιμος για τη διάγνωση εγκεφαλικών διαταραχών και την ανάπτυξη προσαρμοσμένων θεραπειών, λέει ο Joseph Ecker, μοριακός βιολόγος στο Salk Institute for Biological Studies στη La Jolla της Καλιφόρνια. Ο Ecker αναφέρει χαρακτηριστικά: «Αυτό είναι ένα άλλο εργαλείο που βγαίνει από την εργαλειοθήκη που χτίζουμε».
Κίνδυνος Ασθένειας
Η βελτίωση της κατανόησης του τρόπου με τον οποίο οι γενετικοί διακόπτες μπορεί να συμβάλλουν στον κίνδυνο ασθένειας ήταν επίσης το επίκεντρο του Bing Ren, ενός μοριακού βιολόγου στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Σαν Ντιέγκο, και της ομάδας του. Ανέλυσαν πώς περισσότερα από ένα εκατομμύριο εγκεφαλικά κύτταρα από τους τρεις δότες (που χρησιμοποιήθηκαν στις μελέτες) έχουν πρόσβαση και χρησιμοποιούν γενετικές πληροφορίες. Οι ερευνητές αποκάλυψαν σχέσεις μεταξύ ορισμένων τύπων εγκεφαλικών κυττάρων και νευροψυχιατρικών διαταραχών, όπως η διπολική διαταραχή, η κατάθλιψη και η σχιζοφρένεια.
Ο Ρεν και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν τα δεδομένα κυτταρικού τύπου για να προβλέψουν πώς οι γενετικοί διακόπτες επηρεάζουν τη ρύθμιση των γονιδίων και αυξάνουν τον κίνδυνο νευρολογικών παθήσεων. Για παράδειγμα, στα κύτταρα που ονομάζονται μικρογλοία, τα οποία απομακρύνουν νεκρά ή κατεστραμμένα κύτταρα, η παρουσία ορισμένων γενετικών διακοπτών συνδέθηκε στενά με τους κινδύνους της νόσου του Αλτσχάιμερ. Τέτοια ευρήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ελεγχθεί εάν συγκεκριμένα γονίδια ή ελαττωματικοί διακόπτες συμβάλλουν άμεσα στην εμφάνιση της νόσου. “Αυτό κατέστη δυνατό επειδή – για πρώτη φορά – οριοθετήσαμε τους γενετικούς διακόπτες για εκατοντάδες διαφορετικούς τύπους κυττάρων”, λέει ο Ren.
Το επόμενο βήμα για την ομάδα του BICCN είναι να ακολουθήσει περισσότερα κύτταρα από όλα τα μέρη του εγκεφάλου, λέει ο Ren. Οι ερευνητές θα εργαστούν επίσης με περισσότερα δείγματα ιστού για να δημιουργήσουν μια εικόνα για το πώς μπορεί να διαφέρει ο ανθρώπινος εγκέφαλος μεταξύ πληθυσμών και ηλικιακών ομάδων. «Αυτή είναι μόνο η αρχή», λέει ο Ρεν.
Πηγή: Nature