Il nuovo atlante genetico dello sviluppo del cervello

riepilogo: I ricercatori hanno creato un atlante che descrive in dettaglio lo sviluppo genetico iniziale del cervello dalle settimane 6 alle 13 dello sviluppo fetale. Questo nuovo lavoro fornisce una visione completa della regolazione genetica nelle diverse regioni del cervello, andando oltre gli studi precedenti che si concentravano principalmente sulla corteccia.

Si prevede che l’atlante aiuterà a comprendere gli errori dello sviluppo che portano ai tumori al cervello nei bambini e potrà aiutare a sviluppare trattamenti mirati. Inoltre, lo studio fa parte del più ampio progetto Human Developmental Cell Atlas, che mira a mappare lo sviluppo genetico di vari organi.

Aspetti principali:

1. Mappatura cerebrale estesa: L’atlante fornisce una mappa dettagliata dell’attivazione dei geni e dello sviluppo cellulare nel cervello durante le prime fasi embrionali.
2. Potenziali applicazioni cliniche: Le idee contenute in questo atlante vengono utilizzate per studiare e comprendere le origini del cancro al cervello pediatrico, il che potrebbe portare a nuove strategie di trattamento.
3. Sforzi di ricerca collaborativa: Questa ricerca fa parte di uno sforzo più ampio, finanziato da importanti istituzioni, per creare atlanti cellulari completi di più organi, migliorando la nostra comprensione dello sviluppo umano e delle malattie.

fonte: Istituto Karolinska

In un articolo pubblicato su naturaI ricercatori del Karolinska Institutet presentano un atlante dello sviluppo precoce del cervello.

L’atlante può essere utilizzato, tra l’altro, per scoprire cosa è andato storto nello sviluppo dei tumori al cervello nei bambini e per trovare nuove cure.

Un gruppo di ricerca internazionale guidato dal Karolinska Institutet ha mappato lo sviluppo genetico iniziale del cervello e ora può fornire un atlante dello sviluppo fetale tra le settimane 6 e 13.

“Questo è il primo studio completo sullo sviluppo del cervello con un focus sulla regolazione genetica. Gli studi precedenti si sono quasi sempre concentrati sulla corteccia, o corteccia cerebrale.” “Il nostro studio è una mappatura sistematica dell’intero cervello in modo che tutte le regioni possano essere confrontate insieme.”

Quando il cervello inizia a svilupparsi nel feto precoce, inizia ad assomigliare a un tubo, con le pareti del tubo che si sviluppano nel cervello e il centro pieno di liquido del tubo che diventa i ventricoli, la cavità cerebrale.

Tra la sesta e la tredicesima settimana di gravidanza si verifica una rapida specializzazione delle cellule nelle pareti della tuba. Ciò avviene attraverso una reazione a catena molto complessa in cui vengono secrete sostanze che stimolano le prime cellule a svilupparsi in un certo modo. Queste cellule poi secernono segnali aggiuntivi che controllano la fase successiva dello sviluppo cellulare e così via.

I segnali attivano i geni che producono proteine ​​specializzate in diversi tipi di cellule e agiscono anche come nuovi segnali.

“Stavamo studiando il processo di come, in quale ordine e in quale tipo di cellule i geni vengono attivati ​​durante il processo di formazione del cervello”, afferma Steen Linarson. “Volevamo seguire il processo dal DNA all’RNA, alle proteine in ciascuno un passo”.

La ricerca è stata condotta utilizzando un metodo in grado di misurare le regioni attive sui filamenti di DNA e RNA formati nelle singole cellule. I ricercatori hanno poi ricomposto il puzzle e ora possono fornire una mappa di come funziona.

Questa ricerca fa parte del più ampio progetto svedese “Human Developmental Cell Atlas” in cui diversi gruppi di ricerca hanno studiato lo sviluppo genetico del cervello, del cuore, dei polmoni, ecc. La ricerca sul progetto sta ora andando avanti e i ricercatori stanno utilizzando le mappe per trovare risposte a ciò che è andato storto nella malattia.

“Ora stiamo studiando l’insorgenza del cancro al cervello nei bambini. Fortunatamente è una malattia rara, ma tra le varie malattie che portano alla morte nei bambini, è una delle più comuni.

“Studiamo i tumori che insorgono durante lo sviluppo embrionale del cervello e utilizziamo l’atlante per cercare di comprendere i meccanismi dello sviluppo normale che sono andati male e come ciò porta alla formazione e alla crescita del tumore”, afferma Steen Linarson.

Finanziamento: La ricerca è stata finanziata dalla Erling-Persson Family Foundation, dalla Fondazione Knut e Alice Wallenberg, dalla Fondazione svedese per la ricerca strategica e da EC Horizon 2020. Sten Lennarsson è il consulente scientifico di Moleculent, Combigene e del Centro di eccellenza in immunoterapia dell’Università di Oslo. Lui e il primo autore Camille Mannin sono anche azionisti di EEL Trascrittomics AB, che detiene i diritti di proprietà intellettuale di EEL-FISH.

Sulle novità della ricerca sulla genetica e sullo sviluppo neurologico

autore: Sten Linarson
fonte: Istituto Karolinska
comunicazione: Sten Lennarsson – Karolinska Institutet
immagine: Immagine accreditata a Neuroscience News

Ricerca originale: Accesso libero.
“Accessibilità della cromatina durante il neurosviluppo umano del primo trimestre“Di Sten Lennarsson et al. natura

un sommario

Accessibilità della cromatina durante il neurosviluppo umano del primo trimestre

Il cervello umano si sviluppa attraverso una serie strettamente regolata di eventi di modellamento, causati dall’espressione dei fattori di trascrizione e dai cambiamenti nell’accessibilità della cromatina.

Sebbene l’espressione genica nel cervello in via di sviluppo sia stata descritta con risoluzione di singola cellula, atlanti simili di accessibilità della cromatina si sono concentrati principalmente sul prosencefalo.

Qui descriviamo l’accessibilità della cromatina e l’espressione genica accoppiata nell’intero cervello umano in via di sviluppo durante il primo trimestre (6-13 settimane dopo il concepimento).

Abbiamo identificato 135 cluster e utilizzato misurazioni multipartite per correlare il candidato Comunità di Stati Indipendenti– Elementi di regolazione dell’espressione genica. Il numero di aree accessibili aumentava con l’età e con la differenziazione neuronale.

Utilizzando una rete neurale convoluzionale, abbiamo identificato i siti di legame dei fattori di trascrizione funzionali putativi negli stimolatori che distinguono i sottotipi neuronali.

Abbiamo applicato questo modello a Comunità di Stati Indipendenti– Elementi organizzativi associati Isrrb Chiarire il meccanismo di attivazione nella linea cellulare del Purkinje.

Infine, collegando i polimorfismi a singolo nucleotide associati alla malattia Comunità di Stati Indipendenti-Elementi regolatori Abbiamo convalidato presunti meccanismi patogenetici in diverse malattie e identificato i neuroni GABAergici derivati ​​dal mesencefalo come più vulnerabili alle mutazioni associate al disturbo depressivo maggiore.

I nostri risultati forniscono una visione più dettagliata dei principali meccanismi di regolazione genetica alla base dell’emergere di tipi di cellule cerebrali durante il primo trimestre e un riferimento completo per studi futuri sul neurosviluppo umano.