НЕЙРОТОН, занимательные истории о нервном импульсе (А.Волошин)

НЕЙРОТОН,   ОГЛАВЛЕНИЕ       

Транскриптом мозга человека

Схема работы над генным атласом человеческого мозга мало отличалась от таковой для мозга мыши. Кроме окрашенных срезов для изучения морфологи мозга была использована магнитно-резонансная томография. Для исследования экспрессии генов был использован метод РНК-микрочипов (тогда как в случае мозга мыши применялся метод гибридизации in situ). После исследования структуры, срезы разделялись на более мелкие фрагменты — в итоге их было чуть более 900 для каждого из двух образцов. Затем из ткани выделялись все молекулы РНК, и полученный раствор наносился на специально разработанные микрочипы. В общей сложности было использовано 20 тысяч разных проб, покрывающих 93% известных генов человека (такое странное число можно объяснить тем, что, несмотря на почти полностью прочтённую последовательность генома человека, некоторые гены все ещё не представлены в молекулярных базах последовательностей).

Следующим этапом после всестороннего молекулярно-биологического анализа был биоинформатический анализ данных. Прежде всего, так же, как и для мозга мыши, был составлен атлас мозга. Данные по транскриптому были приведены в соответствие с анатомическими координатами, что позволяет определить, в каких участках мозга экспрессируется тот или иной ген, и наоборот — какие белки производят клетки в конкретной зоне мозга. После этого учёные проанализировали закономерности транскрипции тех или иных генов. Их интересовало, есть ли отделы мозга, схожие по своему транскриптому, и можно ли выделить внутри традиционных анатомических зон мозга области с разными профилями экспрессии.

Как и ожидалось, исследователи обнаружили большие различия транскриптома между отдельными зонами мозга. Экспрессия разных генов соответствует разным функциям клеток, поэтому отвечающая за эмоции миндалина совсем не похожа на центр координации движений (мозжечок), и оба они по профилю экспрессии разительно отличаются от гиппокампа (отдела, связанного с работой памяти).

Однако если рассмотреть отдельно лишь кору больших полушарий, в ней наблюдается удивительное единообразие транскриптов. Прежде всего, бросается в глаза отсутствие различий между двумя полушариями. Получается, что латерализация — предпочтительное использование левой или правой руки, доминирование левого или правого глаза и др. — не имеет под собой никакой биохимической основы на уровне экспрессии генов. Кстати, отсутствие разницы между транскриптами полушарий является аргументом и против популярного представления о том, что для левого и правого полушарий характерны разные типы мышления (межполушарная асимметрия). Хотя все эти явления могут объясняться различиями на более высоких уровнях организации нервной ткани.

Деление коры на извилины в течение долго времени использовалось нейробиологами и психиатрами как способ выделения функциональных зон (зрительная, соматосенсорная, моторная). Согласно данным Института Аллена, независимо от расположения извилин все клетки коры больших полушарий человеческого мозга экспрессируют один и тот же набор генов, а значит, устроены и работают очень похоже друг на друга. Этот неожиданный результат потребовал дальнейшего изучения: оказалось, что, несмотря на сходство транскриптома, экспрессия некоторых генов все-таки различается между отдельными участками коры. Дополнительный анализ данных выявил пять групп генов, экспрессия которых специфична для пяти разных анатомических зон. Интересно, что эти зоны соответствуют традиционному разделению коры на доли. Этот результат, несомненно, требует дальнейших исследований — подробное изучение функций генов в каждой из групп должно помочь в объяснении молекулярно-клеточных основ функциональных различий этих зон.

Удивительно большим оказалось также сходство между транскриптомами мозга двух людей (пока учёные работали всего с двумя образцами). Но что особенно примечательно — теперь мы знаем, что в мозге взрослого человека экспрессируется около 84% всех его генов и у мыши примерно столько же. Это очень много: в построение любого другого органа вовлечён лишь небольшой процент генов. А если учесть ещё и гены, которые были активными в процессе развития нервной системы, но потом замолкли, — создаётся впечатление, что практически весь геном находится на службе у мозга.

Одним словом, сегодня ещё рано судить обо всех возможностях, открывающихся с появлением атласа транскриптома мозга человека, однако не будет преувеличением сказать, что нейробиологи получили новый мощный инструмент для своих исследований. По масштабу проект Алленовского атласа человеческого мозга можно сравнить с проектом «Геном человека». 55tcmh.php

ОГЛАВЛЕНИЕ