Раскрытие мозга: комплексное исследование нервно-психических состояний с помощью атласа клеток головного мозга человека

к Клаус Мюллер
10 Комментарии
neuropsychiatric disorders

В рамках масштабного совместного проекта, возглавляемого Калифорнийским университетом в Сан-Диего (UCSD), ученые тщательно исследовали более миллиона клеток человеческого мозга, чтобы построить сложные карты регуляторных элементов генов в различных типах клеток мозга. Это исследование, являющееся неотъемлемым компонентом инициативы BRAIN, подчеркивает связь между конкретными типами клеток и распространенными нейропсихиатрическими состояниями. Кроме того, исследователи использовали искусственный интеллект, чтобы спрогнозировать последствия конкретных вариантов генов, считающихся высокорискованными.

Исследователи изучают связь регуляторных элементов генов и типов клеток с такими состояниями, как шизофрения, болезнь Альцгеймера и биполярное расстройство

В ходе этого обширного сотрудничества с участием нескольких учреждений и под руководством UCSD исследовательская группа изучила более миллиона клеток человеческого мозга, чтобы разработать подробные схемы регуляторных элементов генов в различных типах клеток мозга. Они также установили связь между этими конкретными типами клеток и некоторыми широко распространенными нервно-психическими расстройствами. Передовые методологии искусственного интеллекта были использованы для оценки эффектов отдельных вариантов генов высокого риска и их потенциального вклада в развитие заболеваний.

«Мозг — это не монолитное целое, а сложная смесь различных типов клеток, каждый из которых имеет свой внешний вид и свою роль. Расшифровка этих разнообразных типов клеток и понимание их функций имеет решающее значение для открытия новых терапевтических стратегий, которые можно адаптировать к индивидуальным заболеваниям», — заявил Бинг Рен, доктор философии.

Оглавление

Цели инициативы BRAIN

Основное исследование, опубликованное в специальном выпуске журнала Science 13 октября 2023 года, является частью инициативы Национального института исследований мозга посредством развития инновационных нейротехнологий (BRAIN), начатой в 2014 году. Целью этой инициативы является фундаментальное изменение наше понимание мозга млекопитающих, отчасти благодаря развитию революционных нейротехнологий для характеристики различных типов нервных клеток.

Расшифровка клеточной изменчивости

Хотя каждая клетка человеческого мозга имеет одну и ту же последовательность ДНК, разные типы клеток активируют разные гены и в разных количествах. Это приводит к появлению множества типов клеток мозга, что еще больше усложняет архитектуру нейронных цепей. Понимание этих клеточных различий на молекулярном уровне необходимо для понимания функционирования мозга и разработки новых вариантов лечения нервно-психических расстройств.

Сложность архитектуры мозга

«Мозг далек от единой структуры», — заметил Бинг Рен, доктор философии, профессор Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Он состоит из невероятно сложной сети нейронов и других ненейронных клеток, каждая из которых выполняет разные роли. Распаковка этих типов клеток и понимание их взаимодействия имеет решающее значение для выявления новых терапевтических направлений, нацеленных на конкретные типы клеток, имеющие отношение к отдельным заболеваниям».

Ключевые выводы исследования

В этом недавнем исследовании команда исследовала более 1,1 миллиона клеток мозга в 42 уникальных областях мозга, полученных из трех разных человеческих мозгов. Они выделили 107 различных подкатегорий клеток головного мозга и связали конкретные аспекты их молекулярной биологии с широким спектром нейропсихиатрических заболеваний, таких как шизофрения, биполярное расстройство, болезнь Альцгеймера и большая депрессия. Используя эти данные, были разработаны алгоритмы машинного обучения, чтобы предугадать, как изменения в последовательностях ДНК могут влиять на регуляцию генов и способствовать этиологии заболеваний.

Перспективы и стремления будущих исследований

Исследование, хотя и проясняет ситуацию, но далеко не окончательно описывает тонкости человеческого мозга. В 2022 году Калифорнийский университет в Сан-Диего в партнерстве с Институтом Солка и другими основал Центр мультиомного атласа клеток головного мозга человека. Этот центр намерен тщательно изучить клетки многочисленных человеческих мозгов, чтобы выяснить, как мозг развивается на этапах развития, на протяжении всей жизни и во время болезненных состояний.

«Расширение нашего исследования, включив в него еще более высокий уровень детализации и больший объем образцов мозга, постепенно приблизит нас к пониманию биологических основ нервно-психических расстройств и их потенциального лечения», — заявил Бинг Рен.

Ссылки и благодарности

В исследовании приняли участие многочисленные специалисты из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Института биологических исследований Солка, Каролинского института и Института исследований мозга Аллена и других. Финансовая поддержка этого исследования была предоставлена Национальными институтами здравоохранения, Национальным научным фондом и различными другими источниками, включая пожертвования и корпоративные подарки.

Исследование было поддержано множеством грантов от таких учреждений, как Национальные институты здравоохранения и Национальный научный фонд, а также вкладами Google, Adobe и Teradata, среди других.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о нервно-психических расстройствах

Какие учреждения руководили исследованиями в области картирования клеток головного мозга и нейропсихических расстройств?

Исследование было инициировано Калифорнийским университетом в Сан-Диего (UCSD) в сотрудничестве с множеством других учреждений, включая Институт биологических исследований Солка, Каролинский институт и Институт наук о мозге Аллена.

Какова основная цель данного исследования?

Основное внимание уделяется картированию регуляторных элементов генов в различных типах клеток головного мозга и установлению связей между этими типами клеток и распространенными нервно-психическими расстройствами, такими как шизофрения, биполярное расстройство, болезнь Альцгеймера и большая депрессия.

Сколько клеток человеческого мозга было проанализировано в ходе исследования?

Исследовательская группа проанализировала более 1,1 миллиона клеток головного мозга из трех разных областей человеческого мозга в 42 уникальных областях мозга.

Какая технология использовалась для прогнозирования последствий вариантов генов высокого риска?

Методологии искусственного интеллекта использовались для прогнозирования потенциального вклада отдельных вариантов генов высокого риска в нейропсихиатрические заболевания.

Что такое инициатива BRAIN?

Инициатива BRAIN, или Инициатива по исследованию мозга посредством продвижения инновационных нейротехнологий, — это программа, запущенная Национальным институтом здравоохранения в 2014 году. Ее цель — произвести революцию в понимании мозга млекопитающих, частично за счет разработки новых нейротехнологий.

Есть ли планы на будущие исследования?

Да, Калифорнийский университет в Сан-Диего присоединился к Институту Солка и другим организациям в создании Центра мультиомного атласа клеток головного мозга человека. Целью этого центра является изучение клеток большого количества человеческих мозгов, чтобы понять изменения в процессе развития, на протяжении всей жизни и при заболевании.

Сколько различных подтипов клеток головного мозга было идентифицировано?

Исследование выявило 107 различных подтипов клеток головного мозга и связанные аспекты их молекулярной биологии с рядом нервно-психических заболеваний.

Кто финансировал исследование?

Исследование было поддержано грантами Национальных институтов здравоохранения, Национального научного фонда и других источников, включая пожертвования и корпоративные подарки от таких компаний, как Google, Adobe и Teradata.

Кто является старшим автором исследования?

Старшим автором исследования является Бинг Рен, доктор философии, профессор Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Каковы основные выводы исследования?

Исследование предоставляет подробные карты генных переключателей в различных типах клеток головного мозга, устанавливает связи с нервно-психическими расстройствами и использует искусственный интеллект для прогнозирования эффектов вариантов генов высокого риска.

Подробнее о нервно-психических расстройствах

Вам также может понравиться

10 Комментарии

Джейн Смит 1ТП2Т - 1ТП3Т

так впечатлен тем, что UCSD лидирует. Пришло время раскрыть тайны мозга, понимаешь?

Отвечать
Джон Доу 1ТП2Т - 1ТП3Т

Это огромно! Наконец-то реальный прогресс в понимании мозга. Кто знает, какие методы лечения мы могли бы разработать, используя эту информацию?

Отвечать
Питер Уилсон 1ТП2Т - 1ТП3Т

надо отдать должное команде. Объем данных и глубина анализа просто потрясающие. Снимаю шляпу!

Отвечать
Уильям Харрис 1ТП2Т - 1ТП3Т

Невероятно, как они используют ИИ для прогнозирования вариантов генов высокого риска. Без сомнения, это будущее медицины.

Отвечать
Нина Патель 1ТП2Т - 1ТП3Т

Более миллиона клеток мозга и 107 подтипов? Сложность безумная. Не могу дождаться, чтобы увидеть, к чему приведет это исследование дальше.

Отвечать
Сара Андерсон 1ТП2Т - 1ТП3Т

Интересно наблюдать, как картирование генов может выявить основные проблемы таких расстройств, как болезнь Альцгеймера. Это меняет правила игры.

Отвечать
Роберт Ли 1ТП2Т - 1ТП3Т

Исследования искусственного интеллекта и мозга — два моих любимых предмета вместе! Мы живем в эпоху научных чудес, чел.

Отвечать
Лора Уильямс 1ТП2Т - 1ТП3Т

Интересно, приведет ли это к персонализированной медицине, основанной на типах клеток нашего мозга? Может быть прорыв.

Отвечать
Эмили Томпсон 1ТП2Т - 1ТП3Т

Серьезно, проанализировано 1,1 миллиона клеток мозга? Это просто ошеломляет. Сколько времени это вообще заняло?

Отвечать
Майк Дэниэлс 1ТП2Т - 1ТП3Т

Что дальше, лекарство от шизофрении? Возможности подобных исследований безграничны.

Отвечать

Оставить комментарий

* Используя эту форму, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных на этом сайте.

1ТП1Т — веб-ресурс, посвященный предоставлению актуальной информации о быстро меняющемся мире науки и технологий. Наша миссия — сделать науку и технологии доступными для всех через нашу платформу, объединяя экспертов, новаторов и ученых, чтобы поделиться своими знаниями и опытом.

Подписаться

Подпишитесь на мою рассылку, чтобы получать новые сообщения в блоге, советы и новые фотографии. Давайте оставаться в курсе!

© 2023 1ТП1Т

ru_RUРусский