Ученые впервые расшифровали архитектуру человеческого мозга
Исследование, проведенное под руководством нейробиолога доктора Майкла Олтема из Университета Калифорнии (США), позволило впервые расшифровать архитектуру человеческого мозга на молекулярном уровне. В достижении столь поразительных по точности и подробности результатов использовался анализ коэкспрессии генов. Открытие не только продемонстрировало, как взаимодействуют различные группы генов, но и заложило основу для новых подходов к диагностике и терапии заболеваний мозга, включая злокачественные опухоли.
Новый метод
Коэкспрессия генов — это процесс, при котором несколько генов активируются одновременно или в схожий временной период. Это явление свидетельствует о том, что такие гены выполняют взаимосвязанные функции в клетках или тканях. Например, в мозге коэкспрессия генов может означать, что определенные группы генов работают совместно для обеспечения когнитивных функций, регуляции нейронной активности или поддержания клеточного гомеостаза.
Ученые давно знали о существовании коэкспрессии, но до недавнего времени не существовало инструментов, способных глубоко анализировать эту сложную сеть взаимодействий. Команда Олтема разработала уникальный метод под названием WGCNA (Weighted Gene Coexpression Network Analysis), который позволяет выявлять устойчивые паттерны взаимодействия генов. Этот подход стал настоящим прорывом, так как он дает возможность изучать не отдельные гены, а их сложные сети, функционирующие в различных типах клеток мозга.
Как это работает
Метод WGCNA основан на анализе больших объемов данных о генетической активности. Он позволяет строить так называемые "сети коэкспрессии", где каждый узел представляет собой отдельный ген, а связи между узлами показывают степень их совместной активности. Такой подход дает возможность выявлять ключевые группы генов, которые работают синхронно в определенных условиях или в специфических типах клеток.
Используя WGCNA, ученые смогли не только определить, какие гены активируются совместно, но и понять, как эти группы генов связаны с различными функциями мозга. Например, они обнаружили, что некоторые сети коэкспрессии связаны с развитием нейронных связей, тогда как другие участвуют в процессах, связанных с нейродегенерацией или опухолевым ростом.
Значение исследования для медицины
Открытие, сделанное Олтемом и его командой, имеет огромное значение для медицины, особенно в контексте диагностики и лечения заболеваний мозга. Так, исследования показали, что коэкспрессия генов может использоваться для поиска молекулярных маркеров, которые помогут диагностировать неврологические заболевания на ранних стадиях. Такие маркеры могут быть особенно полезны при выявлении злокачественных опухолей мозга, которые часто остаются незамеченными до поздних стадий.
Также понимание того, как работают сети коэкспрессии, открывает двери для разработки персонализированных методов терапии. Например, зная, какие гены играют ключевую роль в развитии конкретного заболевания, можно создать препараты, которые будут воздействовать на эти гены, минимизируя побочные эффекты. Ученые считают, что исследование взаимодействий генов в мозге позволяет лучше понять механизмы развития патологий, таких как болезнь Альцгеймера, шизофрения или опухоли мозга. Это знание может стать основой для создания новых терапевтических подходов, направленных на восстановление нормальной работы клеток.
