Исследование ученых из Пенсильванского университета предоставляет новую информацию о генах, которые участвуют в раннем развитии мозга млекопитающих, в том числе о генах, которые способствуют неврологическим расстройствам. Это исследование является первым, в котором используется высокопроизводительное секвенирование для выявления активных генов в развивающемся мозге, и на данный момент это, вероятно, лучшее доказательство активности такого большого количества генов в мозге.
Результаты исследования однажды могут привести к разработке лекарств или генных методов лечения неврологических расстройств, таких как аутизм и умственная отсталость. Исследование, проведенное заслуженным профессором биологии Хонг Ма и доцентом биологии Гонг Ченом, будет опубликовано в Интернете в раннем выпуске трудов Национальной академии наук примерно в течение недели 13 июля 2009 года.
В этом исследовании команда использовала высокопроизводительный метод для секвенирования миллионов молекул РНК-мессенджера, которые переносят генетическую информацию от молекул ДНК к молекулам белка. Исследователи получили РНК из мозга мышей, которые являются важной модельной системой для изучения биологии человека. Они обнаружили, что более 16000 генов – более половины всего набора известных генов мыши – участвуют в развитии и функциях мозга. "Мозг представляет собой один из самых, если не самых сложных органов в организме млекопитающего," сказал Ма. "Поэтому мы не были удивлены, обнаружив, что количество активных в мозгу генов настолько велико."
Исследователи сосредоточили внимание на двух критических периодах развития мозга мыши: 18-й день эмбриона (E18) и 7-й постнатальный день (P7). "Эти две временные точки представляют собой основные этапы формирования мозга," сказал Ма. "В развитии мозга 18-дневного эмбриона участвует значительное количество клеток мозга или нейронов. Напротив, развитие мозга у семидневного младенца включает образование многочисленных связей между этими нейронами. Наша цель состояла в том, чтобы определить, какие гены активны в эти два критических периода."
Ученые исследовали гены, соответствующие молекулам РНК из коры головного мозга мыши. "Кора – это поверхностная часть большого мозга, которая отвечает за большинство когнитивных и сенсорных способностей," сказал Ма. Команда обнаружила, что более 3700 из 16000 генов, которые они идентифицировали, имеют разные уровни активности между точками времени E18 и P7. "Эта дифференцированная активность говорит нам о различиях в мозге на этих двух стадиях," сказал Ма. "Например, гены, которые активны на E18, но не на P7, вероятно, важны во время E18. Мы получаем некоторую поддержку этой концепции, когда видим, что определенные гены, которые, как уже известно, участвуют в делении клеток, активно экспрессируются во время E18, в то время как другие гены, которые, как известно, играют роль в построении связей между нейронами, гораздо более активны на P7."
Известно, что некоторые из генов, которые исследователи обнаружили у мышей, соответствуют человеческим генам, которые
вовлечены в неврологические расстройства, такие как болезнь Альцгеймера, аутизм и некоторые формы умственной отсталости. "Наши результаты могут помочь определить конкретное время в процессе развития мозга, когда активны гены, связанные с определенными заболеваниями," сказал Ма. "Эти знания могут помочь другим ученым в разработке лекарств или генных методов лечения этих заболеваний. Например, если конкретный дефект гена вызывает плохо сконструированные связи между определенными нейронами, может быть разработано лекарство, которое усиливает эти связи, чтобы компенсировать дефект гена."
Ма сказал, что его планы будущих исследований включают изучение некоторых генов, чтобы понять, важны ли они для правильного формирования мозга. Чен планирует исследовать, в частности, как гены участвуют в нарушениях развития мозга. Это исследование было поддержано Государственным университетом Пенсильвании, Национальным институтом здравоохранения и Национальным научным фондом.
Источник: Государственный университет Пенсильвании (новости: в сети)