인간 뇌세포 지도를 사용하여 신경정신병적 장애 해독

연구자들은 정신분열증, 양극성 장애, 알츠하이머병 질병과 심한 우울증.

캘리포니아 대학교 샌디에고 캠퍼스(UCSD)가 주도한 대규모 다기관 노력에서 연구자들은 백만 개 이상의 인간 뇌 세포를 분석하여 뇌 세포 유형의 유전자 전환에 대한 상세한 지도를 생성하고 특정 세포 유형 간의 연관성을 밝혔습니다. 그리고 다양한 일반적인 신경 정신 질환. 또한 팀은 이러한 세포들 사이에서 개별 고위험 유전 변이의 영향과 그것이 질병에 어떻게 기여할 수 있는지 예측하기 위한 인공 지능 도구를 개발했습니다.

BRAIN 이니셔티브와 목표

이 선구적인 연구는 저널의 특별호에 발표되었습니다. 과학 2023년 10월 13일에 시작되는 이 계획은 2014년에 시작된 Advanced Innovative Neurotechnologies Initiative(BRAIN Initiative)를 통한 국립보건원(National Institutes of Health)의 뇌 연구의 일부입니다. 이 계획의 목표는 부분적으로 새로운 기술을 개발하여 포유류 뇌에 대한 이해를 혁신하는 것입니다. 기술. 신경 세포 유형을 특성화하기 위한 신경 기술.

세포의 차이 이해

인간 두뇌의 모든 세포는 동일한 서열을 가지고 있습니다 DNA그러나 다른 세포 유형은 다른 유전자를 다른 양으로 사용합니다. 이러한 변화는 다양한 유형의 뇌 세포를 생성하고 신경 회로의 복잡성에 기여합니다. 이러한 세포 유형이 분자 수준에서 어떻게 다른지 배우는 것은 뇌가 어떻게 작동하는지 이해하고 신경 및 정신 질환을 치료하는 새로운 방법을 개발하는 데 중요합니다.

인간 두뇌의 복잡성

“인간의 뇌는 동질적이지 않습니다.”라고 UC 샌디에고 의과대학 교수이자 수석 연구원인 Ping Ren 박사가 말했습니다. “그들은 각각 서로 다른 기능을 수행하는 뉴런과 비뉴런 세포의 매우 복잡한 네트워크로 구성됩니다. 뇌의 다양한 유형의 세포를 식별하고 이들이 어떻게 함께 작동하는지 이해하는 것은 궁극적으로 우리가 표적화할 수 있는 새로운 치료법을 찾는 데 도움이 될 것입니다. 특정 질병과 관련된 개별 세포 유형.”

연구의 주요 결과

새로운 연구에서 연구진은 세 명의 인간 두뇌에서 추출한 42개의 서로 다른 뇌 영역에 걸쳐 110만 개 이상의 뇌 세포를 분석했습니다. 그들은 뇌 세포의 107가지 하위 유형을 식별했으며 분자 생물학의 측면을 정신 분열증, 양극성 장애, 알츠하이머 병 및 주요 우울증을 포함한 광범위한 신경 정신병 질환과 연결할 수 있었습니다. 그런 다음 연구자들은 이 데이터를 사용하여 DNA의 특정 서열 변이가 유전자 조절에 어떻게 영향을 미치고 질병에 기여하는지 예측하는 기계 학습 모델을 만듭니다.

끊임없는 연구와 미래의 노력

이러한 새로운 발견은 인간의 뇌와 그 질병에 대한 중요한 통찰력을 제공하지만, 과학자들은 뇌의 지도를 작성하려면 아직 갈 길이 멀습니다. 2022년 UC 샌디에고는 솔크 연구소(Salk Institute)와 다른 사람들과 합류하여 12개 이상의 인간 뇌에서 나온 세포를 연구하고 과정 전반에 걸쳐 발달 과정에서 뇌가 어떻게 변하는지에 대해 질문하는 것을 목표로 하는 다각형 인간 뇌 세포 아틀라스 센터를 설립했습니다. 사람들의 삶과 질병.

Ren은 “더 많은 수의 뇌에 대한 더 높은 세부 수준으로 연구를 확장하면 신경 정신 질환의 생물학과 재활 방법을 이해하는 데 한 걸음 더 가까워질 것입니다.”라고 말했습니다.

참고 자료: Yang-Eric Li, Sebastian Pressel, Michael Miller, Nicholas D. Johnson, Zihan Wang, Henry Jiao, Chenxu Zhou, Zhauning Wang, Yang Xie, Olivier Poirion, Colin Kern, Antonio Pinto-Duarte, Wei Tian, ​​​​Kimberly Seletti, Nora Emerson, Julia Austin, Jacinta Lucero, Lin Lin, Qian Yang , 콴 추, 네이선 젬케, 사라 에스피노자, 안나 마리 야니, 줄리 니후스, 닉 D., 타마라 카스퍼, 나디아 샤포발로바, 다니엘 허쉬스테인, 레베카 D. 호지, 스텐 레나르손, Trygve Bakken, 보아즈 레비, C. 더크 킨, 징보 장, 에드 린, 앨런 왕, M. 마가리타 베렌스, 조셉 R. 에커, 핑 렌(Ping Ren), 13세 2023년 10월, 과학.
도이: 10.1126/science.adf7044

이 연구의 공동 저자는 샌디에이고 캘리포니아 대학교의 Yang Eric Li, Sebastian Pressel, Michael Miller, Zihan Wang, Henry Jiao, Chenxu Zhu, Zhaoning Wang, Yang Espinoza, Jingbo Zhang, Allen Wang 및 Nicholas입니다. 디. 존슨 안토니오 핀토 두아르테, 웨이 티안 노라 에머슨, 줄리아 오스틴, 자신타 루세로, M. 마가레타 번즈, 조셉 R. 솔크 생물학 연구소의 에커 박사. Karolinxa Institute의 Kimberly Sillett 및 Steen Lennarsson Annamarie Janni, Julie Nyhus, Nick Dee, Tamara Kasper, Nadja Shapovalova, Daniel Hirschstein 및 Rebecca D. Allen Institute for Brain Science 및 C.의 Hodge Trygve Bakken, Boaz Levy 및 Ed Lin. 더크 케인 워싱턴대학교 시애틀.

이 연구는 이전에 지원되었습니다. 국립 보건원 (UM1MH130994, U01MH114812, U54HG012510 및 S10 OD026929 부여), 미국 국립과학재단(Grant OIA-2040727); Nancy and Buster Alford Endowment, 생명 과학 연구 재단, 그리고 Google, Adobe 및 Teradata의 선물도 포함됩니다.