幹細胞がニューロンに変化する仕組み

人間の脳の発達に関する最も詳細なマッピングが実現しました。国際的な科学者チームが、幹細胞がどのようにしてニューロンや他の種類の脳細胞に変化するかを前例のない解像度で捉えた、初めての完全な「アトラス」を作成した。このプロジェクトは、脳がどのように形成、発達、成熟するかを理解する上で新たな章を開きます。

取り組みの中心となるのは、 アレン脳科学研究所 シアトルの博士は、人間とマウスの大脳皮質から得た数十万の細胞を分析した。この研究は国際プログラムの一部です BRAIN イニシアチブ セル アトラス ネットワーク (BICAN)、によって資金提供された5億ドルのプロジェクト。 国立衛生研究所 (NIH) 米国の。

遺伝子配列決定、分子分析、高度なイメージング技術を組み合わせて使用することで、科学者は初期の幹細胞が分化して特殊な機能を獲得する段階的なプロセスを追跡することができました。これは、最初のニューロンがどのようにして「誕生」するのかについての最も包括的な記録であり、これまでのどの試みよりも高い精度の分子分解能を備えています。

彼女の指導のもとで行われた最も重要な研究の一つ ゼン・ホンクイ、視覚刺激の処理を担当する領域であるマウスの視覚皮質の発達に焦点を当てました。チームは以上を記録しました 560,000 個の個々の細胞、に分類されます 148 カテゴリ そして 714 のサブタイプこれにより、胎児期から出生後段階までの皮質発達の最初の包括的なマップが作成されました。

特に衝撃的な発見は、多くのニューロンが出生後も、特に若いマウスが目が開いてから生後 3 週間目までの間、自分のアイデンティティを定義し続けていることです。これは、脳細胞の成熟が完全に「プログラムされた」プロセスではなく、出生後も動的に進化し続けることを示唆しています。

同時に、彼のチームは トマシュ・ノヴァコウスキー で カリフォルニア大学サンフランシスコ校らは、妊娠の異なる段階にある 8 人の胎児の脳を使用して、人間の組織で並行研究を実施しました。細胞の進行を追跡するために、研究者らは、時間の経過に伴う進化を追跡できる分子識別子である小さな遺伝子「バーコード」をそれぞれの細胞に挿入した。

その結果、細胞の挙動に明らかな変化があることが明らかになりました。 妊娠20週目、幹細胞は主に生成します 興奮性ニューロン、電気信号を伝達するもの。この時点から、アクティビティは作成に変わります 抑制性ニューロン、神経伝達の流れを制限します。この変化はこれまで理論的であったが、初めて直接観察され、胎児の発育中に人間の脳がどのように組織化されるのかについて重要な手がかりを提供することになる。

さらに、研究者らは、次のような他の種類の細胞が生成されることを発見しました。 アストロサイト そしての 希突起膠細胞、ヒトではマウスよりもはるかに遅く、より長期間の速度で進行します。この特徴は、人間の脳の複雑さと成熟期間の長期化に関連している可能性があります。

このプログラムは脳の発達をマッピングするだけでなく、 ビカン 比較神経学の新時代への道を切り開きます。研究者らは、異なる種のアトラスを比較することで、これまで霊長類に限定されていると考えられていた特定の種類のニューロンが、ブタ、ウサギ、フェレットなどの動物にも存在することを発見した。これは、進化によってまったく新しい種類の細胞が生み出されたのではなく、既存の細胞が「リサイクル」されて、異なる役割が割り当てられたことを示唆しています。

アトラスの作成者らは、このデータが健康な脳と病的な脳の両方について統一的に理解するための基礎となると信じています。この情報は自閉症や統合失調症などの障害を明らかにし、より標的を絞った治療法の開発に役立ちます。

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