Cercetătorii au realizat prima hartă celulară completă a ganglionilor bazali din creier

Proiectul se desfășoară în cadrul inițiativei BRAIN

Un consorțiu internațional de cercetători a finalizat cartografierea detaliată a tuturor tipurilor celulare prezente în ganglionii bazali, o zonă critică a creierului responsabilă pentru controlul mișcărilor, procesul decizional, reglarea emoțiilor și consolidarea obiceiurilor. Această realizare științifică, anunțată prin intermediul agenției Reuters, deschide calea către dezvoltarea unor terapii inovatoare pentru o gamă largă de afecțiuni neurologice și psihiatrice.

Știri de ultimă oră

Alzheimerul începe să micșoreze două regiuni ale creierului cu ani înainte de pierderea memoriei486 de comune fără farmacie: cum supraviețuiesc românii din mediul ruralControale în 25 de ambulatorii după sesizările paciențilorNICU acasă: Anxietățile părinților după ieșirea din spital

Echipa a analizat profilul genetic și celular al acestei regiuni la patru specii diferite: omul, șoarecul, macacul și maimuța marmoset. Disfuncția acestor structuri este legată de boli grave, inclusiv boala Parkinson, boala Huntington, schizofrenia, sindromul Tourette, tulburarea bipolară, tulburarea obsesiv-compulsivă și diverse forme de dependențe.

Hongkui Zeng, neurocercetătoare și director al departamentului de științe ale creierului la Allen Institute din Seattle, subliniază importanța acestei hărți pentru progresul terapeutic. „Este fundamental să înțelegem arhitectura și rolul funcțional al ganglionilor bazali pentru a concepe tratamente eficiente împotriva acestor boli”, a afirmat ea. Rezultatele muncii au fost publicate în peste douăzeci de studii apărute în revista Cell și alte publicații asociate. Zeng a menționat că acest demers este o etapă cheie spre realizarea unui atlas celular complet, multimodal și comparativ între specii, acoperind tot creierul uman, obiectiv vizat pentru anul 2028.

Proiectul se desfășoară în cadrul inițiativei BRAIN, lansată în 2014 cu sprijinul Institutelor Naționale de Sănătate din SUA, având ca scop aprofundarea cunoașterii funcționării creierului. Lucrarea, prezentată joi, constituie prima hartă celulară cuprinzătoare pentru o regiune cerebrală specifică, realizată prin compararea mai multor specii.

Joseph Ecker, biolog molecular și genetician la Salk Institute din La Jolla, a explicat că până la această descoperire, nu exista o lucrare de referință care să detaliaze fiecare tip de celulă din ganglionii bazali umani și modul în care acestea reglează expresia genelor. Pe termen scurt, acest atlas funcționează ca o resursă esențială pentru comunitatea științifică. De exemplu, când se studiază o genă legată de boala Parkinson, cercetătorii pot identifica acum ce tipuri de celule activează această genă și care sunt comutatoarele ADN funcționale în acele celule. Pe termen lung, această hartă ar putea facilita identificarea unor ținte specifice pentru fiecare tip celular, utile în terapia genică și editarea genetică.

Ecker a adăugat că atlasul oferă și un punct de referință pentru compararea țesutului afectat de boală cu cel sănătos, deși terapiile bazate pe aceste date vor necesita încă ani de dezvoltare.

Margarita Behrens, neurocercetătoare și biochimist la Institutul Salk

Printre celelalte descoperiri majore, echipa a identificat un tip nou de celulă cerebrală asociat cu schizofrenia și tulburarea bipolară. De asemenea, au fost documentate modificări genetice în anumite populații celulare și au fost observate schimbări în activitatea genelor în celulele implicate în procesul de îmbătrânire. Utilizând țesut cerebral provenit de la donatori umani decedați, cercetătorii au analizat rolul a 21 de milioane de celule din ganglionii bazali la oameni, precum și milioane de celule la celelalte trei specii studiate.

Margarita Behrens, neurocercetătoare și biochimist la Institutul Salk, a subliniat că înțelegerea compoziției celulare a acestei structuri la diferite specii permite analize comparative privind funcționarea, tiparele de conectivitate și răspunsul la intervențiile farmacologice. Din motive etice, multe experimente nu pot fi efectuate pe creiere umane vii, ceea ce face ca majoritatea cunoștințelor anterioare despre ganglionii bazali și testele inițiale pentru noi tratamente să provină din cercetări pe șoareci și maimuțe.

Zeng a explicat că modelele animale sunt esențiale pentru a investiga mecanismele interne ale celulelor și circuitelor cerebrale, precum și pentru a testa eficacitatea intervențiilor terapeutice. Structurile componente ale ganglionilor bazali includ corpul striat (striatum), globus pallidus (pallidum) și substanța neagră (substantia nigra). Conform lui Ecker, aceste structuri funcționează împreună pentru a selecta și iniția mișcările, a susține formarea deprinderilor, învățarea bazată pe recompense, motivația și procesarea emoțiilor.

Atlasul integrează mai multe straturi de date. Un strat arată ce gene sunt activate în fiecare celulă. Un alt strat se concentrează pe epigenom, adică ansamblul de compuși chimici și proteine care se atașează de ADN pentru a regla activitatea genelor. Un al treilea strat oferă hărți spațiale care localizează fiecare tip de celulă în țesutul ganglionilor bazali. Ecker a precizat că majoritatea variantelor de ADN legate de tulburările cerebrale se află în afara zonelor care codifică proteine, fiind localizate în „comutatoare” de ADN care controlează când și unde genele sunt activate. Aceste comutatoare sunt active doar în anumite tipuri de celule. Această distincție este crucială, deoarece zonele care codifică proteine conțin instrucțiunile pentru producerea proteinelor, molecule complexe care îndeplinesc funcțiile esențiale în celulă.

Acest tip de atlas permite identificarea exactă a tipului de celulă nervoasă sau de susținere în care acționează o variantă de ADN asociată cu riscul de a dezvolta o boală. „Acesta este un prim pas către înțelegerea modului în care varianta respectivă contribuie la apariția bolii și, în cele din urmă, către tratarea acesteia”, a concluzionat Ecker. (AGERPRES)