Forskare har skapat unika atlaser över den mänskliga hjärnans celler – från utveckling under fosterstadium till vuxen ålder. Kartläggningen kan bidra till ökad förståelse av hjärnsjukdomar och bättre behandlingar.
För att bättre kunna förstå olika sjukdomar – och hur de uppstår – är det viktigt att veta mer om hjärnans celler. Här ingår till exempel kunskap om vilka celler som bygger upp den friska hjärnan, var olika cellslag finns och hur hjärnan utvecklas under embryostadiet.
I dag finns avancerade atlaser över hur hjärnan hos möss är uppbyggd, men liknande kartläggning av den mänskliga hjärnan har saknats.
Men nu har forskare vid bland annat Karolinska institutet lyckats skapa de mest heltäckande atlaserna över den mänskliga hjärnans celler. Det har de gjort i två parallella projekt.
“Folkräkning av hjärnans celler”
Atlaserna täcker hjärnan hos vuxna, men också utvecklingen under en graviditets första månader.
– Man kan säga att vi har utfört ett slags folkräkning av hjärnans celler, säger Sten Linnarsson som är forskare inom molekylär biologi vid Karolinska institutet.
I ett projekt utgick forskarna från tre donerade hjärnor från avlidna vuxna. Forskarna analyserade mer än tre miljoner enskilda cellkärnor med så kallad rna-sekvensering som avslöjar varje cells genetiska identitet.
Sammanlagt studerades celler från drygt hundra hjärnregioner och forskarna fann mer än 3000 celltyper. Omkring 80 procent av dessa är nervceller, övriga är olika slags stödjeceller.
– Mycket forskning har fokuserat på hjärnbarken, men den största diversiteten vad gäller olika slags nervceller fann vi i hjärnstammen. Vi tror att en del av dessa celler styr medfödda beteenden, som smärtreflexer, rädsla, aggressivitet och sexualitet, säger Sten Linnarsson.
Celler från embryon har studerats
Det gick också att se att cellernas identitet avspeglar den plats i hjärnan där de först utvecklades i fostret.
Detta har koppling till ett annat projekt där forskare har analyserat mer än en miljon enstaka cellkärnor från 27 embryon. Dessa var i olika utvecklingsstadier, mellan 5 och 14 veckor efter befruktningen. Här kunde forskarna visa hur hela hjärnan utvecklas och organiseras över tid.
Resultaten är exempel på molekylärbiologisk grundforskning, men den nya kunskapen kan även lägga grunden till medicinska framsteg.
Forskning om sjukdomar och nya behandlingar
Sten Linnarssons forskargrupp har med liknande metodik undersökt olika slags hjärntumörer. En var glioblastom som i dag är en cancersjukdom med dålig prognos.
– Tumörcellerna liknar omogna stamceller och det ser ut som om de försöker bilda en hjärna, men helt oorganiserat. Det vi såg är att dessa cancerceller har aktiverat hundratals gener som är specifika för dem och det kan vara intressant att nysta i om det finns potential att hitta nya måltavlor för behandling, säger Sten Linnarsson.
Hjärnatlaserna kommer att vara tillgängliga för forskare internationellt. Det innebär att de till exempel kan jämföra hjärnsjukdomar med en frisk hjärnas utseende och utveckling.
Forskningen är en del av det internationella initiativet Human Cell Atlas och Human Developmental Cell Atlas. Ett stort antal studier presenteras samtidigt i tidskriften Science.
Vetenskapliga studier:
Transcriptomic diversity of cell types across the adult human brain, Science
Comprehensive cell atlas of the first-trimester developing human brain, Science
Kontakt:
Sten Linnarsson, professor vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik, Karolinska institutet, sten.linnarsson@ki.se
