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.
Credit: © istock.com, Janulla
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
«Cellular development and evolution of the mammalian cerebellum» by Sepp et al., Nature. Published: 29 November 2023.
