Карта мозга плодовой мушки показывает, как стареют отдельные клетки

Международная команда учёных под руководством профессора Штейна Аертса (VIB-Лёвенский университет) впервые составила атлас экспрессии генов каждой отдельной клетки мозга плодовой мушки в процессе старения. Этот «клеточный атлас», опубликованный в журнале Cell, даёт беспрецедентное представление о работе стареющего мозга и является важным шагом к пониманию развития человеческих болезней.

Хотя мозг плодовой мушки состоит примерно из 100 000 клеток — что намного меньше человеческого мозга — он содержит сотни различных типов нейронов и других клеток, образующих сложную сеть.

Задача: миллиард точек данных

Чтобы понять, что происходит в мозге, нужно знать, какие клетки что делают и когда. Учёные начали с самого сложного органа — мозга. По словам исследователя Кристофера Дэви, задача была масштабной: «В мозге мушки около 15 000 генов и примерно 100 000 клеток. Быстрый расчёт показывает, что нам нужно проанализировать и нанести на карту более миллиарда точек данных».

Помощь искусственного интеллекта

Единственный способ обработать такой огромный объём данных — с помощью искусственного интеллекта. Команда использовала методы машинного обучения, чтобы точно предсказать возраст клетки на основе информации, собранной с клеток мозга мушек разного возраста.

Разные типы клеток стареют по-разному

Исследователи каталогизировали более 80 различных кластеров типов клеток (отвечающих за сон, память, обоняние и т.д.) и обнаружили, что не все они стареют одинаково.

Цель — понимание динамики клеточных изменений

«Святой Грааль — оценивать молекулярное состояние тканей и клеток пациента в реальном времени для ранней диагностики и персонализированного лечения. Но чтобы прийти к этому, нам нужны модели и инструменты для понимания динамики клеточных изменений», — объясняет Штейн Аертс.

Доступные данные и будущее

Атлас стареющего мозга мушки — это, в первую очередь, важное технологическое достижение. Команда Аертса первая в мире составила такую детальную карту мозга целого организма.

Все данные выложены в свободный доступ на уникальной онлайн-платформе для анализа. Аертс также является частью общеевропейского консорциума LifeTime и основал консорциум Fly Cell Atlas. «Это действительно захватывающее время для биомедицинских исследований. Глядя на экспрессию генов с разрешением на уровне одной клетки, мы обнаруживаем так много информации, что едва успеваем за ней», — говорит учёный.