Группа ученых под руководством профессора Сколтеха Филиппа Хайтовича провела масштабное исследование экспрессии генов в 33 различных регионах мозга человека, шимпанзе, макаки и карликового шимпанзе бонобо. Исследование проводилось методом транскриптомики с разрешением в одну клетку. Это позволило составить карты регионов мозга с учетом различных клеток, входящих в их состав. Такие карты крайне важны для изучения эволюции человека. Результаты исследования опубликованы в журнале Genome Research.
Мозг человека невероятно сложен, и ученых давно интересует, как происходила эволюция мозга человека. Какие изменения в нем, по сравнению с мозгом дальних предков, оказались наиболее существенными и смогли сделать человека человеком?
Международная группа ученых, в состав которой вошли ученые из России, Китая, Германии и Швейцарии, под руководством профессора Центра Нейробиологии и Нейрореабилитации Сколтеха (CNBR) Филиппа Хайтовича и с первым авторством профессора Центра Наук о Жизни Сколтеха (CLS) Екатерины Храмеевой изучили 422 образца мозга, взятых из 33 различных мозговых регионов у человека, шимпанзе, макаки и бонобо. Ученые смотрели на экспрессию генов, на то, какие гены и как работают в этих регионах. Анализ проводился с разрешением в одну клетку, и всего проанализировали 88047 отдельных клеток. В результате исследования удалось установить, какие регионы наиболее отличаются у человека в сравнении с другими приматами и, соответственно, быстрее эволюционируют: кора больших полушарий, гипоталамус и серое и белое вещества мозжечка. Также получилось установить, что клетки мозга олигоденроциты и астроциты у человека отличаются от подобных клеток у остальных приматов больше, чем основные клетки мозга – нейроны.
«Эволюцию экспрессии генов в мозге изучали и до нас. Это важное направление исследований, которое поможет нам когда-нибудь понять, как возникло сознание у человека. Но тонкость здесь в том, что эволюционные изменения экспрессии могут объясняться двумя причинами: поменялся клеточный состав в какой-то области мозга или поменялась экспрессия генов в самих клетках. Раньше ученые не могли разделить эти две возможности, а теперь, благодаря появлению технологии с разрешением в одну клетку, у нас наконец получилось! Наши новые данные помогут понять детали эволюции экспрессии генов на таком тонком уровне, какой ранее был недоступен», – рассказывает профессор Сколтеха Екатерина Храмеева.
Текст: Сколтех
Khrameeva, E., Kurochkin, I., Han, D., Guijarro, P., Kanton, S., Santel, M., … Khaitovich, P. (2020). Single-cell-resolution transcriptome map of human, chimpanzee, bonobo, and macaque brains. Genome Research, gr.256958.119.doi:10.1101/gr.256958.119
