Составлена карта работы генов в мозге у человека и других приматов с разрешением в одну клетку

Группа ученых под руководством профессора Сколтеха Филиппа Хайтовича провела масштабное исследование экспрессии генов в 33 различных участках мозга человека, шимпанзе, макаки и карликового шимпанзе бонобо. Исследование проводилось методом транскриптомики с разрешением в одну клетку. Это позволило составить карты регионов мозга с учетом различных клеток, входящих в их состав. Такие карты крайне важны для изучения эволюции человека.

Результаты исследования опубликованы в журнале Genome Research. Мозг человека невероятно сложен, и ученых давно интересуют ответы на вопросы о том, как происходила эволюция мозга человека, а также какие изменения в нем, по сравнению с мозгом дальних предков, оказались наиболее существенными и смогли сделать человека человеком.

Международная группа ученых, в состав которой вошли ученые из России, Китая, Германии и Швейцарии, под руководством профессора Центра Нейробиологии и Нейрореабилитации Сколтеха (CNBR) Филиппа Хайтовича и с первым авторством профессора Центра Наук о Жизни Сколтеха (CLS) Екатерины Храмеевой изучили 422 образца мозга, взятых из 33 различных мозговых участков у человека, обыкновенного шимпанзе, макаки и бонобо.

Ученые смотрели на экспрессию генов, на то, какие гены и как работают в этих участках. Анализ проводился с разрешением в одну клетку, и всего проанализировали 88047 отдельных клеток. В результате исследования удалось установить, какие районы мозга человека отличаются в сравнении с другими приматами и, соответственно, быстрее эволюционируют: кора больших полушарий, гипоталамус и серое и белое вещества мозжечка.

Также получилось установить, что клетки мозга — олигоденроциты и астроциты — у человека отличаются от подобных клеток у остальных приматов больше, чем основные клетки мозга – нейроны.

«Эволюцию экспрессии генов в мозге изучали и до нас. Это важное направление исследований, которое поможет нам когда-нибудь понять, как возникло сознание у человека. Но тонкость здесь в том, что эволюционные изменения экспрессии могут объясняться двумя причинами: поменялся клеточный состав в какой-то области мозга или поменялась экспрессия генов в самих клетках.

Раньше ученые не могли разделить эти две возможности, а теперь, благодаря появлению технологии с разрешением в одну клетку, у нас наконец получилось! Наши новые данные помогут понять детали эволюции экспрессии генов на таком тонком уровне, какой ранее был недоступен», – рассказывает профессор Сколтеха Екатерина Храмеева.