Перепись клеток в мозге рыбки данио

Рыбка данио обладает уникальной способностью к регенерации: в отличие от человека, у которого новые нейроны образуются в основном на эмбриональной стадии, данио может воспроизводить погибшие из-за травмы или болезни клетки мозга. При этом данио эволюционно родственна человеку и имеет те же типы клеток мозга. Это открывает вопрос: можно ли активировать скрытый регенеративный потенциал у человека для терапии инсульта, черепно-мозговых травм и таких заболеваний, как Альцгеймер и Паркинсон?

Учёные из Дрездена провели «перепись» в мозге данио, определив количество и типы вновь образующихся нейронов. После травмы данио формирует новые нейроны в большом количестве и интегрирует их в нервную систему, что и объясняет её удивительную способность к регенерации мозга.

Исследование стало результатом коллаборации «Made in Dresden»: специалисты по биологии стволовых клеток из Центра регенеративных терапий TU Dresden (CRTD) объединили усилия с экспертами DRESDEN-concept Genome Center, которые применили новейшие методы секвенирования, и биоинформатиками из Института физики сложных систем им. Макса Планка и Центра системной биологии Дрездена. Результаты работы опубликованы в журнале Development.

Метод и ключевые открытия

Команда под руководством доктора Кристиана Ланге и профессора Михаэля Бранда из CRTD использовала взрослых трансгенных рыб данио, у которых в переднем мозге (аналоге человеческой коры больших полушарий) можно было идентифицировать новообразованные нейроны.

С помощью single cell sequencing (секвенирования отдельных клеток) учёные проанализировали новообразованные и зрелые нейроны, а также стволовые клетки мозга. Они обнаружили специфические маркеры для новых нейронов и смогли всесторонне изучить, какие типы нейронов образуются в мозге взрослой рыбки.

Были выявлены два типа нейронов, способных к новообразованию:

1. Проекционные нейроны — создают связи между различными областями мозга.
2. Вставочные (интернейроны) — отвечают за тонкую настройку активности проекционных нейронов.

Анализ данных секвенирования клеток мозга мышей показал, что у данио и мышей присутствуют одинаковые типы клеток, что делает эти результаты высоко релевантными и для человека.

Перспективы для медицины

«На основе этого исследования мы продолжим изучать процессы регенерации у данио, в частности, образование новых нейронов после травматического повреждения мозга и их интеграцию», — поясняет профессор Михаэль Бранд, директор CRTD и старший автор работы. — «Мы надеемся получить информацию, важную для возможной терапии людей после травм, инсультов или страдающих нейродегенеративными заболеваниями. Мы уже знаем, что у человека также присутствует определённая регенеративная способность, и мы работаем над тем, чтобы пробудить этот потенциал. Результаты нашего исследования также важны для понимания условий, при которых трансплантированные нейроны могут встроиться в существующую сеть и помочь человеку восстановить утраченные когнитивные функции».