Ο νευρικός «άτλας» των θηλαστικών. Detailed atlas of the nervous system created

Δημιουργήθηκε ο αναλυτικότερος χάρτης του νευρικού συστήματος του ποντικού που αναμένεται να ρίξει φως στα αίτια των νόσων και να οδηγήσει σε νέες θεραπείες. Researchers at Karolinska Institutet have created a systematic and detailed map of the cell types of the mouse nervous system. The map, which can provide new clues about the origin of neurological diseases, is presented in the journal Cell. The researchers will now use the same methods to map out the human brain on a detailed level.

Ερευνητές του Ινστιτούτου Καρολίνσκα στη Στοκχόλμη δημιούργησαν έναν αναλυτικό χάρτη του νευρικού συστήματος του ποντικού, στον οποίο περιλαμβάνονται οι ακριβείς θέσεις των πολλών διαφορετικών κυτταρικών τύπων στον εγκέφαλο. Πρόκειται για τη μεγαλύτερη μελέτη «χαρτογράφησης» του νευρικού συστήματος θηλαστικών.

Εφαρμογή πρωτοποριακής τεχνολογίας

Όπως αναφέρουν οι επιστήμονες στην επιθεώρηση «Cell», προκειμένου να χαρτογραφήσουν με λεπτομέρεια την ποικιλία των κυττάρων του νευρικού συστήματος, εφήρμοσαν μια νέα τεχνολογία που αφορά αλληλούχηση του RNA του κάθε κυττάρου ξεχωριστά – ουσιαστικώς η μέθοδος μετρά την έκφραση των γονιδίων σε κάθε κύτταρο. Η γονιδιακή έκφραση είναι η διαδικασία μέσω της οποίας οι πληροφορίες που «κουβαλά» ένα κύτταρο συντίθενται ώστε να δημιουργηθεί ένα λειτουργικό «προϊόν», όπως μια πρωτεΐνη.

Μετρώντας λοιπόν τη γονιδιακή δραστηριότητα μεμονωμένων κυττάρων από συγκεκριμένες περιοχές του νευρικού συστήματος οι ερευνητές δημιούργησαν ένα προφίλ για κάθε κυτταρικό τύπο. Με βάση αυτά τα προφίλ έγινε τελικώς η χαρτογράφηση, που είναι η πιο συστηματική που έχει γίνει ποτέ.

Ο μεσαιωνικός χάρτης και η δορυφορική εικόνα

Sten Linnarson, professor at the Department of Medical Biochemistry and Biophysics at Karolinska Institute. Foto: Ulf Sirborn

«Μπορεί κάποιος να το συγκρίνει με τη διαφορά ανάμεσα σε έναν μεσαιωνικό χάρτη και μια δορυφορική εικόνα: χιλιάδες λεπτομέρειες που μέχρι πρότινος ήταν αόρατες καθίστανται ορατές με τη χρήση των νέων τεχνικών και έτσι τελικώς ολόκληρος ο χάρτης καθίσταται πολύ πιο αξιόπιστος» ανέφερε ο Στεν Λίναρσον, καθηγητής στο Τμήμα Ιατρικής Βιοχημείας και Βιοφυσικής στο Ινστιτούτο Καρολίνσκα σε σχετικό δελτίο Τύπου.

Το νευρικό σύστημα αποτελείται από μια ευρεία γκάμα κυττάρων – ένας από τους βασικότερους τύπους είναι τα νευρογλοιακά κύτταρα τα οποία με τη σειρά τους περιλαμβάνουν πολλά είδη κυττάρων (π.χ. αστροκύτταρα, ολιγοδενδροκύτταρα, μικρογλοία). Τα κύτταρα αυτά έχουν πολύ ουσιαστικό υποστηρικτικό και προστατευτικό ρόλο και ξεπερνούν σε αριθμό τα νευρικά κύτταρα. Μπορούν επίσης να παράγουν μυελίνη, την ουσία που περιβάλλει τις νευρικές ίνες και η οποία σταδιακά καταστρέφεται στην πολλαπλή σκλήρυνση.

Στο νευρικό σύστημα εντοπίζονται όμως και κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος τα οποία έχουν ως καθήκον να επιτηρούν και να προστατεύουν από επικίνδυνους «εισβολείς», όπως είναι τα βακτήρια και οι ιοί. Εντοπίζονται επίσης κύτταρα από τα οποία δημιουργούνται αιμοφόρα αγγεία και μεμβράνες.

265 διαφορετικοί κυτταρικοί τύποι

Οι ερευνητές με χρήση της προηγμένης τεχνικής αλληλούχησης του RNA ανακάλυψαν άγνωστους μέχρι σήμερα κυτταρικούς τύπους, επιτυγχάνοντας μάλιστα να προσδιορίσουν τη θέση τους με υψηλή ακρίβεια.

Η χαρτογράφηση αφορούσε διαφορετικούς ιστούς ποντικών, συμπεριλαμβανομένων ιστών του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού (κεντρικό νευρικό σύστημα), των γαγγλίων που περιβάλλουν τον νωτιαίο μυελό (περιφερικό νευρικό σύστημα) καθώς και ιστών του νευρικού συστήματος που ελέγχουν το έντερο (εντερικό νευρικό σύστημα). Τελικώς εντοπίστηκαν 265 διαφορετικοί τύποι κυττάρων ενώ οι επιστήμονες είδαν ότι τη μεγαλύτερη ποικιλομορφία παρουσιάζουν οι νευρώνες με περισσότερους από 200 διαφορετικούς τύπους.

Ένα από τα πιο αναπάντεχα ευρήματα ήταν ότι τα αστροκύτταρα εμφανίζουν πολύ μεγαλύτερη ποικιλομορφία από ό,τι πιστευόταν ως σήμερα και ότι πιθανότατα κατέχουν πολύ διακριτούς ρόλους σε διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου. Τα αστροκύτταρα είναι κύτταρα που ονομάζονται έτσι ακριβώς επειδή έχουν το σχήμα άστρου και επιτελούν πολλαπλές λειτουργίες, όπως το να παρέχουν θρεπτικές ουσίες στο νευρικό σύστημα, αλλά και το να βοηθούν στη διαδικασία «επιδιόρθωσης» και επούλωσης του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού μετά από τραυματισμούς.

Φως στη «ρίζα» νευρολογικών νόσων

Basic Diagram of CNS (Central Nervous System) and PNS (Peripheral Nervous System). Source: Travis S. Patterson, PhD

Τα νέα ευρήματα εκτιμάται ότι θα ρίξουν άπλετο φως στη «ρίζα» διαφορετικών νευρολογικών νόσων, όπως η πολλαπλή σκλήρυνση. «Με τη βοήθεια του νέου άτλαντα του νευρικού συστήματος, οι ερευνητές είναι πλέον σε θέση να «τοποθετήσουν» συγκεκριμένα γονίδια που σχετίζονται με συγκεκριμένες νόσους σε συγκεκριμένους κυτταρικούς τύπους, γεγονός που θα παράσχει σημαντικές πληροφορίες σχετικά με το πώς ξεκινά η κάθε νόσος» ανέφερε ο καθηγητής Λίναρσον και πρόσθεσε ότι μακροπρόθεσμα η καινούργια αυτή γνώση αναμένεται να συνεισφέρει σημαντικά στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων και άλλων θεραπειών.

Επόμενος στόχος για την ερευνητική ομάδα είναι να αποκαλύψει την αρχιτεκτονική του ανθρώπινου εγκεφάλου με χρήση της ίδιας προσέγγισης.

Πηγές: Amit Zeisel et al. Molecular architecture of the mouse nervous system, Cell (2018). DOI: 10.1101/294918 - Karolinska Institutet - http://www.in.gr/2018/08/30/tech/o-neyrikos-atlas-ton-thilastikon/