Наша кора головного мозга состоит из двух основных типов нейронов: возбуждающих нейронов (80%), которые генерируют корковую активность, и тормозных интернейронов (20%), которые настраивают эту активность. Следовательно, функция коркового мозга зависит от этого нейронального разнообразия, состоящего из многочисленных подгрупп возбуждающих и тормозных интернейронов. Команда Александра Дайера, профессора кафедры психиатрии и фундаментальных нейронаук медицинского факультета UNIGE, изучала тормозящие нейроны во время эмбриональной и ранней постнатальной фазы сразу после рождения. У взрослых выявлено более 20 подтипов интернейронов.
Но когда они появляются? Когда они дифференцируются?«Чтобы обнаружить это, мы использовали трансгенных мышей, у которых определенные типы ингибирующих интернейронов были помечены флуоресцентными молекулами.
Эти флуоресцентные клетки были изучены на раннем этапе развития, непосредственно перед рождением мыши и через несколько дней после него. Использование метода, называемого активацией флуоресценции.
В результате сортировки клеток меченые нейроны были выделены из коры головного мозга, и генетический код каждого из этих нейронов был проанализирован с использованием транскриптомики отдельных клеток », — объясняет Александр Дайер. Таким образом, молекулярное разнообразие типов клеток в настоящее время изучается благодаря инструментам, обеспечивающим доступ к ландшафту экспрессии генов отдельных клеток в определенный момент времени во время развития.
После секвенирования генов всех этих уникальных клеток инструменты биоинформатики позволяют ученым идентифицировать отдельные подгруппы интернейронов и отслеживать время их появления в раннем постнатальном периоде. Они также обнаружили, что расположение этих подтипов тормозных интернейронов варьируется в зависимости от их генетической идентичности. «Что удивительно, так это то, что одна из идентифицированных подгрупп была расположена в корковом белом веществе, а не в сером веществе, как это обычно бывает», — добавляет профессор Дайер.
Действительно, корковое белое вещество содержит многочисленные волокна, которые передают информацию о нейрональной активности от одной области коры к другой. Нейробиологам UNIGE все еще необходимо выяснить, какую роль эта специфическая подгруппа интернейронов играет в белом веществе, а также как большое разнообразие тормозных интернейронов появляется с течением времени.Новая база данныхПодробный анализ специфических паттернов экспрессии генов клеточного типа, принадлежащих к этим трем основным подгруппам ингибирующих интернейронов, доступен научному сообществу в Интернете.
Это исследование важно при изучении нарушений нервного развития, поскольку корковые интернейроны являются привилегированной мишенью при психических заболеваниях, таких как аутизм и шизофрения. «Благодаря одноклеточной транскриптомике мы смогли составить карту паттернов экспрессии генов для каждой клетки в определенный момент времени во время нормального развития. В дальнейшем мы можем использовать эту большую справочную базу данных, чтобы определить, как нарушения развития специфически влияют на отдельные типы клеток в течение развития ", — объясняет Александр Дайер.
Корковые интернейроны играют ключевую роль в физиопатологии психических расстройств. Теперь необходимо определить, когда и как психиатрические гены риска влияют на подтипы интернейронов, и протестировать методы лечения, которые могут напрямую воздействовать на определенные типы клеток во время временных окон развития.
Это направление, по которому команда профессора Дайера будет вести свою дальнейшую работу в рамках Национального исследовательского центра Synapsy.