В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, исследователи составили карту генетического развития клеток мозжечка человека, мыши и опоссума, и раскрыли некоторые уникальные клеточные характеристики.
Одним из главных открытий оказалось большее количество фетальных клеток Пуркинье у человека по сравнению с другими изученными видами. Возможно, это связано с более широкими когнитивными возможностями человека.
Мозжечок млекопитающих содержит гораздо более половины всего количества нейронов, которые составляют головной мозг. Роль мозжечка не ограничивается широко известными его функциями моторного контроля. Он также участвует в когнитивной и аффективной деятельности, лингвистической обработке. Несмотря на то, что уже имеются обширные данные, демонстрирующие структурную сложность мозжечка, до сих пор не выяснены закономерности эволюции клеточных программ, лежащих в основе развития мозжечка у млекопитающих.
Для изучения развития мозжечка с периода раннего нейрогенеза до состояния взрослого организма международная группа исследователей использовала метод одноядерного секвинирования РНК четырехсот тысяч клеток трех видов животных: человека, мыши и опоссума.
Исследователям удалось идентифицировать наборы генов, лежащих в основе главных наследственных транскрипционных программ, которые определяют спецификацию клеток мозжечка. Вероятно, именно эти гены важны для обеспечения фундаментальных механизмов, определяющих идентичность типов клеток в мозжечке млекопитающих.
В то же время при сравнении клеток мозжечка человека, мыши и опоссума исследователи обнаружили более 1000 генов, профили активности которых различаются у трех видов. Некоторые из них связаны с нарушениями развития нервной системы или опухолями головного мозга у детей.
Несмотря на то, что клеточная архитектура развивающегося мозжечка оказалась одинаковой для всех изучаемых в рамках работы млекопитающих, у человека обнаружена более высокая относительная численность ранних фетальных клеток Пуркинье. Авторы предполагают, что это связано с расширением пулов нейрональных предшественников в мозжечке человека. Увеличение количества клеток Пуркинье у человека, вероятно, увеличивает генерацию гранулярных клеток и приводит к увеличению количества клеток мозжечка, что необходимо для соответствия расширенному неокортексу у человека. Также, вероятно, именно эта адаптация связана с поддержанием когнитивных функций человека.
Текст: Анна Удоратина