از طریق استفاده از دو فناوری پیشرفته تک سلولی، تیم تحقیقاتی Luo مناطق تنظیم کننده ژن را نقشه برداری می کند تا بفهمد که گونه های ژنتیکی مرتبط چگونه بر رشد مغز تأثیر می گذارد. اولین، sn-m3C-seq (PMID: 31501549)، به طور همزمان متیلاسیون DNA و معماری کروماتین سه بعدی را در همان سلول نمایان می کند. دومی، snmCT-seq (PMID: 35419551)، به طور مشترک متیلاسیون DNA و بیان ژن را از همان سلول نشان می دهد. این تیم تحقیقاتی همچنین از یک سنجش دسترسی کروماتین تک سلولی مبتنی بر قطره که توسط 10x Genomics توسعه یافته است برای توصیف مناطق تنظیم کننده ژن استفاده خواهد کرد.
این تلاش به محققان این امکان را می دهد که کاتالوگ جامعی از انواع سلول در مغز در حال رشد بسازند و مناطق تنظیم کننده ژن را در سطح خاصی از نوع سلول برای صدها نوع سلول مغز شناسایی کنند.
دانشگاه کالیفرنیا – علوم بهداشتی لس آنجلس
منبع چونگیوان لو، استادیار ژنتیک انسانی
کمک هزینه لو: دانشمندان این فرضیه را مطرح کرده اند که بسیاری از اختلالات روانپزشکی ناشی از اختلال در رشد مغز است، که مشاهدات نشان می دهد که انواع ژنتیکی مرتبط با انواع اختلالات عصبی روانی در مناطق ژنومی که در طول رشد مغز فعال هستند، غنی شده است. با این حال، ساختار علّی مغز یا نوع سلول برای اختلالات روانی اغلب ناشناخته است، و ایجاد درمان برای اختلالات روانپزشکی را چالش برانگیز می کند.
بهادوری این تلاش را با تولید “فهرست قطعات” از مغز انسان در حال توسعه با استفاده از فناوری نسبتاً جدید مقایسه کرد که به محققان اجازه می دهد تا به طور مؤثر نقشه ای دقیق بسازند. محققان از توالی‌یابی RNA تک سلولی برای مطالعه ژن‌هایی که توسط سلول‌های منفرد روشن می‌شوند، استفاده خواهند کرد و در عین حال از توالی‌یابی ATAC تک سلولی برای بررسی معماری ژنوم استفاده خواهند کرد. این به ایجاد یک راهنمای مهم برای انواع سلول ها از طریق توسعه کمک می کند و محققان در سنجش های موازی سلول ها را در سراسر چشم انداز فضایی خود در مغز بررسی خواهند کرد.
Chongyuan Luo، استادیار ژنتیک انسانی، کمک هزینه ای به مبلغ 5.3 میلیون دلار در طول پنج سال دریافت کرد تا برای اولین بار به طور سیستماتیک چشم انداز تنظیم کننده ژن در سراسر رشد مغز انسان را با وضوح تک سلولی ترسیم کند. آپارنا بهادوری، استادیار شیمی بیولوژیکی، حدود 4.3 میلیون دلار در طول پنج سال از طریق یک پروژه تحت رهبری UCSF برای بررسی فعالیت‌ها و ساختار ژنتیکی در مراحل رشد و بین گونه‌ها دریافت خواهد کرد.
این پروژه برگرفته از کار قبلی بهادوری و همکارانش است که قشر در حال رشد انسان را بررسی می‌کنند، که شناخت پیچیده و چندین ساختار دیگر مغز را در مراحل اولیه رشد ممکن می‌سازد.
کمک هزینه بهادوری: پروژه او بخشی از کمک مالی 36.4 میلیون دلاری UCSF برای بررسی رشد مغز در انسان، ماکاک و مارموست در طی 4 مرحله رشد است: اوج نوروژنز قبل از تولد، بلافاصله پس از تولد، کودکی و نوجوانی. هدف این پروژه تعیین انواع سلول‌ها در مغز نخستی‌های انسان و غیرانسان، چگونگی تغییر آنها در طول زمان و نحوه سازماندهی فضایی آنها است. مقایسه بین گونه‌ها به محققان کمک می‌کند تا بفهمند کدام نوع سلول مغز ممکن است در انسان منحصربه‌فردتر باشد و بنابراین ممکن است در برابر بیماری آسیب‌پذیرتر باشد.
بهادوری گفت: «با این پاسخ‌ها می‌توانیم بهتر درک کنیم که مغز به طور معمول چگونه رشد می‌کند و چگونه در اختلالات عصبی رشدی و روانپزشکی تأثیر می‌گذارد».
این کمک مالی شامل محققان در چندین مؤسسه می شود، از جمله: آرنولد کریگشتاین، توماس نواکوفسکی و الکس پولن از UCSF. نناد سیستان و رونگ فن از دانشگاه ییل; هوانگ هائو از دانشگاه پنسیلوانیا؛ جان لوین و آندره سوزا از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون؛ و مارسل دادی از موسسه تحقیقات زیست پزشکی تگزاس. شماره کمک هزینه 1UM1MH130991-01 است.
دکتر جان نگای، مدیر ابتکار NIH BRAIN، گفت: «با اعلام جوایز BICAN، ما در حال انتقال هیجان‌انگیز در برنامه سرشماری سلولی BRAIN Initiative هستیم که در سال 2014 آغاز شد. این جوایز محققان را قادر می‌سازد تا ویژگی‌های چند وجهی بیش از 200 میلیارد نورون و سلول غیر عصبی در مغز انسان را در جزئیات و مقیاس بی‌سابقه کشف کنند – شاهکاری در فناوری‌های پیشرفته و همکاری‌های تحقیقاتی بین تیمی که پارادایم‌های جدیدی را آشکار خواهد کرد. برای درک اینکه چگونه تغییرات پاتولوژیک در گروه های خاصی از سلول های مغز می تواند باعث اختلالات عصبی و عصبی روانی شود.”
تیم لو با گروه های تحقیقاتی به رهبری جیسون ارنست در UCLA، مرسدس پاردس و توماس نواکوفسکی در UCSF و اران موکامل در UCSD همکاری خواهند کرد. شماره کمک هزینه پروژه Luo U01MH130995-01 است.
دو دانشمند در دانشکده پزشکی دیوید گفن در UCLA نزدیک به 10 میلیون دلار از موسسه ملی بهداشت دریافت کردند. تحقیق مغز از طریق پیشرفت فناوری‌های عصبی نوآورانه® (BRAIN) ابتکاری برای پروژه‌های تحقیقاتی که هدفشان روشن کردن زیرساخت‌های سلولی مغز در حال توسعه برای درک بهتر اختلالات مغزی است.
منبع:
کمک های مالی NIH از طریق شبکه اطلس سلولی ابتکار مغز آژانس (BICAN) اعطا شد، تلاشی در مقیاس بزرگ برای فهرست بندی جامع انواع سلول ها و خواص مولکولی در مغز.
پایگاه داده به طور قابل توجهی مطالعه ما را در مورد انواع ژنتیکی مرتبط با اختلالات روانپزشکی و عصبی بهبود می بخشد. به طور خاص، مجموعه داده می‌تواند منجر به کشف انواع سلول‌ها و مناطق ژنومی خاصی شود که خطر بیماری‌های مغزی را واسطه می‌کنند.