人間の脳細胞アトラスを使用して精神神経疾患を解読する

大規模な共同研究の一環として、カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者らは、100万個以上のヒトの脳細胞を分析することで、さまざまな種類の脳細胞の遺伝子スイッチをマッピングした。 BRAIN イニシアチブの一環であるこの研究は、特定の細胞型と精神神経疾患との関係に光を当てます。 彼らはまた、人工知能を使用して、特定の高リスク遺伝子変異の影響を予測しました。

研究者らは、統合失調症、双極性障害、 アルツハイマー病 病気と重度のうつ病。

カリフォルニア大学サンディエゴ校（UCSD）が主導する大規模な複数機関による取り組みで、研究者らは100万個以上のヒトの脳細胞を分析し、脳細胞タイプにおける遺伝子スイッチングの詳細なマップを作成し、特定の細胞タイプ間の関連性を明らかにした。 そして、さまざまな一般的な神経精神障害。 研究チームはまた、これらの細胞内の個々の高リスク遺伝子変異の影響と、それらが疾患にどのように寄与するかを予測するための人工知能ツールも開発した。

BRAINの取り組みとその目標

雑誌の特集号に掲載されたこの先駆的な研究 科学 2023 年 10 月 13 日に行われるこの研究は、2014 年に立ち上げられた先進的革新的ニューロテクノロジー イニシアチブ (BRAIN イニシアチブ) を通じた国立衛生研究所の脳研究の一環です。このイニシアチブは、部分的には、新しい技術を開発することによって、哺乳類の脳の理解に革命を起こすことを目的としています。テクノロジー。 神経細胞の種類を特徴付けるための神経技術。

細胞の違いを理解する

人間の脳のすべての細胞には同じ配列が含まれています DNAしかし、細胞の種類が異なれば、異なる遺伝子を異なる量で使用します。 この変化により、さまざまな種類の脳細胞が生成され、神経回路の複雑さに寄与します。 これらの細胞タイプが分子レベルでどのように異なるかを知ることは、脳の仕組みを理解し、神経疾患や精神疾患を治療する新しい方法を開発するために非常に重要です。

人間の脳の複雑さ

「人間の脳は均一ではありません」と、主任研究者であるカリフォルニア大学サンディエゴ医学部教授のピン・レン博士は述べた。 「それらは、ニューロンと非ニューロン細胞の非常に複雑なネットワークで構成されており、それぞれが異なる機能を実行します。脳内のさまざまな種類の細胞を特定し、それらがどのように連携して機能するかを理解することは、最終的には、標的を標的にすることができる新しい治療法を発見するのに役立ちます」特定の疾患に関連する個々の細胞タイプ。」

研究の主な結果

新しい研究では、研究チームは3人の人間の脳の42の異なる脳領域にわたる110万個以上の脳細胞を分析した。 彼らは、脳細胞の 107 の異なるサブタイプを特定し、その分子生物学の側面を、統合失調症、双極性障害、アルツハイマー病、大うつ病などの幅広い精神神経疾患と結び付けることができました。 研究者はこのデータを使用して機械学習モデルを作成し、DNA の特定の配列の変化が遺伝子制御にどのように影響し、病気に寄与するかを予測します。

研究の継続と今後の取り組み

これらの新しい発見は人間の脳とその病気について重要な洞察を提供しますが、科学者が脳の地図を作成するまでにはまだ長い道のりがあります。 2022年、カリフォルニア大学サンディエゴ校はソーク研究所などと協力して多角形ヒト脳細胞アトラスセンターを立ち上げた。このセンターは、十数個の人間の脳の細胞を研究し、発達過程で脳がどのように変化するかについて質問することを目的としている。人々の暮らしと病気。

「より多くの脳に関する研究をより詳細なレベルまで拡張することで、精神神経疾患の生物学とそのリハビリテーション方法の理解に一歩近づくことができます」とレン氏は述べた。

参考文献：「人間の脳における単細胞クロマチンのアクセス可能性の比較アトラス」Yang-Eric Li、Sebastian Pressel、Michael Miller、Nicholas D. ジョンソン、ジーハン・ワン、ヘンリー・ジャオ、チェンシュウ・ワン、チャウニン、ヤン・シー、オリヴィエ・ポワリオン、コリン・カーン、アントニオ・ピント＝ドゥアルテ、ウェイ・ティアン、キンバリー・セレッティ、ノーラ・エマーソン、ジュリア・オースティン、ジャシンタ・ルセロ、リン・リン、チェン・ヤン、クアン・チュー、ネイサン・ゼムケ、サラ・エスピノーザ、アンナ・マリー・ヤニ、ジュリー・ニーハス、ニック・D.、タマラ・カスパー、ナディア・シャポバロワ、ダニエル・ハーシュシュタイン、レベッカ・D. ホッジ、ステン・レナーソン、トリグヴェ・バッケン、ボアズ・レヴィ、C. ダーク・キーン、ジンボ・チャン、エド・リン、アレン・ワン、M. マルガリータ・ベーレンス、ジョセフ R. エカー、ピン・レン、13 歳 2023 年 10 月、 科学。
土井: 10.1126/science.adf7044

この研究の共著者は次のとおりです。カリフォルニア大学サンディエゴ校のYang Eric Li、Sebastian Pressel、Michael Miller、Zihan Wang、Henry Jiao、Chenxu Zhu、Zhaoning Wang、Yang Espinoza、Jingbo Zhang、Allen Wang、およびNicholas D. ジョンソン アントニオ ピント ドゥアルテ、ウェイ ティアン ノラ エマーソン、ジュリア オースティン、ジャシンタ ルセロ、M. マルガレータ バーンズ、ジョセフ R. ソーク生物学研究所のエッカー氏。 カロリンクサ研究所のキンバリー・シレットとスティーン・レナ​​ーソン アンナマリー・ジャニ、ジュリー・ナイハス、ニック・ディー、タマラ・カスパー、ナジャ・シャポバロワ、ダニエル・ハーシュシュタイン、レベッカ・D. アレン脳科学研究所のホッジ・トリグブ・バッケン、ボアズ・レヴィ、エド・リン、C. ダーク・ケインの ワシントン大学 シアトル。

この研究は以前に支持されていた 国立衛生研究所 (助成金 UM1MH130994、U01MH114812、U54HG012510 および S10 OD026929)、国立科学財団 (助成金 OIA-2040727); ナンシーおよびバスター アルフォード基金、ライフ サイエンス研究財団、および Google、Adobe、Teradata からの寄付。