أطلس وراثي جديد لنمو الدماغ

ملخص: أنشأ الباحثون أطلسًا يفصّل التطور الجيني المبكر للدماغ بين 6 و13 أسبوعًا من التطور الجنيني. يقدم هذا العمل الجديد رؤية شاملة لتنظيم الجينات في مناطق الدماغ المختلفة، متجاوزًا الدراسات السابقة التي ركزت بشكل أساسي على القشرة.

ومن المتوقع أن يساعد الأطلس في فهم الأخطاء النمائية التي تؤدي إلى أورام المخ لدى الأطفال ويساعد في تطوير علاجات مستهدفة. بالإضافة إلى ذلك، تعد الدراسة جزءًا من مشروع “أطلس الخلايا التنموية البشرية” الأوسع، والذي يهدف إلى رسم خريطة التطور الجيني لمختلف الأعضاء.

مفتاح الحقائق:

1. مخطط الدماغ التفصيلي: يوفر الأطلس خريطة مفصلة لتنشيط الجينات والتطور الخلوي في الدماغ خلال المراحل الجنينية المبكرة.
2. التطبيقات الطبية المحتملة: تُستخدم الرؤى الواردة في هذا الأطلس لدراسة وفهم أصول سرطان الدماغ لدى الأطفال، مما يؤدي إلى استراتيجيات علاجية جديدة.
3. مبادرة البحث التعاوني: يعد هذا البحث جزءًا من جهد أكبر تموله المؤسسات الكبرى لتطوير أطالس خلوية شاملة لأعضاء متعددة لتعزيز فهمنا للتنمية البشرية والمرض.

مصدر: معهد كارولينسكا

في مقال نشر في طبيعةيقدم باحثو معهد كارولينسكا أطلسًا لتطور الدماغ المبكر.

ويمكن استخدام الأطلس، من بين أمور أخرى، لمعرفة الأخطاء التي حدثت في تطور أورام المخ لدى الأطفال وإيجاد علاجات جديدة.

قام فريق بحث دولي بقيادة معهد كارولينسكا برسم خريطة للتطور الجيني المبكر للدماغ ويمكنه الآن تقديم أطلس لتطور الجنين بين 6 و13 أسبوعًا.

“هذه هي أول دراسة شاملة لنمو الدماغ تركز على تنظيم الجينات. لقد ركزت الدراسات السابقة دائمًا على القشرة أو القشرة الدماغية. دراستنا عبارة عن رسم خرائط منهجي للدماغ بأكمله بحيث يمكن مقارنة جميع المناطق مع بعضها البعض.” يقول ستين لينارسون، أستاذ البيولوجيا الهيكلية الجزيئية وقائد الدراسة، في قسم الكيمياء الحيوية السريرية والفيزياء الحيوية في معهد كارولينسكا.

عندما يبدأ الدماغ بالتطور في الجنين المبكر، فإنه يبدأ ببنية تشبه الأنبوب حيث تتشكل جدران الأنبوب داخل الدماغ ويصبح مركز الأنبوب المملوء بالسوائل هو البطينين، أي تجويف الدماغ.

بين الأسبوع السادس والثالث عشر من الحمل، يحدث تخصص سريع للخلايا في جدران الأنبوب. ويحدث ذلك من خلال تفاعل متسلسل معقد للغاية، حيث يتم إفراز مواد تحفز الخلايا الأولى على التشكل بطريقة معينة. ثم تفرز هذه الخلايا إشارات إضافية تتحكم في المرحلة التالية من نمو الخلية.

تعمل الإشارات على تنشيط الجينات التي تنتج بروتينات متخصصة في أنواع مختلفة من الخلايا وتعمل أيضًا كإشارات جديدة.

يقول ستين لينارسون: “نحن ندرس هذه العملية، كيف وبأي ترتيب وبأي نوع من الجينات يتم تنشيطها خلال عملية تكوين الدماغ. أردنا متابعة العملية من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي إلى البروتين في كل خطوة”.

تم إجراء البحث باستخدام طريقة يمكنها قياس كل من المواقع النشطة في خيوط الحمض النووي الريبوزي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA) المتكونة في الخلايا الفردية. لقد قام الباحثون بتجميع اللغز معًا ويمكنهم الآن تقديم رسم تخطيطي لكيفية عمله.

يعد هذا البحث جزءًا من المشروع السويدي الأكبر “أطلس الخلايا التنموية البشرية”، حيث قامت عدة مجموعات بحثية بدراسة التطور الجيني للدماغ والقلب والرئتين والمزيد. تتقدم الأبحاث في المشروع الآن ويستخدم الباحثون الخرائط للعثور على إجابات للأخطاء التي حدثت في المرض.

“نحن ندرس الآن بداية ظهور سرطان الدماغ عند الأطفال. ولحسن الحظ، هذا مرض نادر، ولكن من بين الأمراض المختلفة التي تؤدي إلى الوفاة عند الأطفال، فهو من أكثر الأمراض شيوعا.

يقول ستين لينارسون: “نحن ندرس الأورام التي تنشأ أثناء نمو الدماغ الجنيني ونستخدم الأطلس لمحاولة فهم آليات التطور غير الطبيعي، وكيف يؤدي ذلك إلى تكوين الأورام ونمو الورم”.

تمويل: تم تمويل البحث من قبل مؤسسة Erling-Person Family Foundation، ومؤسسة Knut and Alice Wallenberg، والمؤسسة السويدية للأبحاث الإستراتيجية وEC Horizon 2020. ستين لينارسون هو المستشار العلمي لمركز Molecular وCompigene ومركز التميز في العلاج المناعي بجامعة أوسلو. هو والمؤلف الأول كاميل مينينز شريكان في شركة EEL Transcriptomics AB، التي تمتلك حقوق الملكية الفكرية لشركة EEL-FISH.

هذه أخبار أبحاث علم الوراثة والنمو العصبي

مؤلف: ستان لينارسون
مصدر: معهد كارولينسكا
اتصال: ستين لينارسون – معهد كارولينسكا
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“إمكانية الوصول إلى الكروماتين خلال الأشهر الثلاثة الأولى من تطور الخلايا العصبية البشريةستين لينارسون وآخرون. طبيعة

ملخص

إمكانية الوصول إلى الكروماتين خلال الأشهر الثلاثة الأولى من تطور الخلايا العصبية البشرية

يتطور الدماغ البشري من خلال سلسلة منسقة بإحكام من أحداث التنميط الناجمة عن التغيرات في تعبير عامل النسخ وإمكانية الوصول إلى الكروماتين.

على الرغم من أن التعبير الجيني في جميع أنحاء الدماغ النامي قد تم وصفه بدقة خلية واحدة، فقد ركزت أطالس مماثلة لإمكانية الوصول إلى الكروماتين في المقام الأول على الدماغ الأمامي.

نحن هنا نصف إمكانية الوصول إلى الكروماتين والتعبير الجيني المقترن عبر الدماغ البشري النامي خلال الأشهر الثلاثة الأولى (أسابيع الحمل 6-13).

لقد حددنا 135 مجموعة واستخدمنا مقاييس متعددة لتجميع المرشح أختيالعناصر التنظيمية للتعبير الجيني. زاد عدد المناطق التي يمكن الوصول إليها مع تقدم العمر وتمايز الخلايا العصبية.

باستخدام شبكة عصبية تلافيفية، حددنا مواقع ربط عامل النسخ الوظيفية المفترضة في المعززات التي تميز الأنواع الفرعية العصبية.

استخدمنا هذا النموذج أختي– تم دمج العناصر التنظيمية إسررب لتوضيح آلية عملها في سلالة خلية بوركينجي.

وأخيرًا، من خلال ربط تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة المرتبطة بالمرض أختي– العناصر التنظيمية، قمنا بفحص الآليات المسببة للأمراض المفترضة في العديد من الأمراض وحددنا أن الخلايا العصبية المركزية المشتقة من الدماغ GABAergic معرضة بشكل خاص للطفرات المرتبطة باضطراب الاكتئاب الشديد.

توفر النتائج التي توصلنا إليها نظرة شاملة للآليات التنظيمية الجينية الرئيسية الكامنة وراء ظهور أنواع خلايا الدماغ في الأشهر الثلاثة الأولى وتوفر مرجعا مفصلا للدراسات المستقبلية للنمو العصبي البشري.