I en artikel publicerad i Nature presenterar forskare från Karolinska Institutet en atlas över hjärnans tidiga utveckling. Atlasen kan bland annat användas för att ta reda på vad som gick fel i utvecklingen av hjärntumörer hos barn och även för att hitta nya behandlingar.
En internationell forskargrupp ledd av Karolinska Institutet har kartlagt hjärnans tidiga genetiska utveckling och kan nu presentera en atlas över embryonalutvecklingen mellan vecka sex och 13.
”Det här är den första omfattande studien av hjärnans utveckling med fokus på genreglering. Tidigare studier har nästan alltid fokuserat på hjärnbarken, eller cerebral cortex. Vår studie är en systematisk kartläggning av hela hjärnan så att alla regioner kan jämföras med varandra”, säger Sten Linnarsson, professor i molekylär systembiologi vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik vid Karolinska Institutet och forskningsledare för studien.
När hjärnan börjar utvecklas i det tidiga embryot börjar det med något som liknar ett rör, där rörets väggar kommer att utvecklas till hjärnan och rörets vätskefyllda mitt blir ventriklarna, hjärnans hålrum.
Snabb specialisering tidigt under graviditeten
Mellan graviditetsvecka 6 och 13 sker en snabb specialisering av cellerna i rörets väggar. Detta sker genom en mycket komplex kaskadreaktion där ämnen utsöndras som får de första cellerna att utvecklas på ett visst sätt. Dessa celler utsöndrar sedan ytterligare signaler som styr nästa steg i cellutvecklingen och så vidare.
Signalerna aktiverar gener som producerar proteiner som specialiserar de olika celltyperna och som också fungerar som nya signaler.
”Det är den här processen, hur, i vilken ordning och i vilka celltyper gener aktiveras under hjärnans bildningsprocess, som vi har studerat. Vi ville följa processen från DNA till RNA, till proteinet i varje steg”, säger Linnarsson.
Forskningen har utförts med en metod som kan mäta både aktiva regioner på DNA och bildade RNA-strängar i enskilda celler. Forskarna har sedan lagt pusslet och kan nu presentera en karta över hur det fungerar.
Forskningen är en del av det större svenska projektet ”Human Developmental Cell Atlas” där flera forskargrupper har studerat den genetiska utvecklingen av hjärnan, hjärtat, lungorna och så vidare. Forskningen i projektet går nu vidare och forskarna använder kartorna för att hitta svar på vad som gått fel vid sjukdom.
”Vi studerar nu uppkomsten av hjärncancer hos barn. Lyckligtvis är det en ovanlig sjukdom, men av de olika sjukdomar som leder till döden hos barn är det en av de vanligare. Vi studerar de tumörer som uppstår under hjärnans embryonala utveckling och använder atlasen för att försöka förstå vilka mekanismer i den normala utvecklingen som har gått fel och hur detta driver tumörbildning och tumörtillväxt”, säger Linnarsson.
Ytterligare information: Camiel C. A. Mannens et al, Chromatin accessibility during human first-trimester neurodevelopment, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07234-1
Lämna ett svar