Учёные составили карту префронтальной коры из 6,3 миллиона клеточных ядер

Мозг всё меньше напоминает учёным непроницаемый чёрный ящик. Международная команда создала крупнейший молекулярный атлас человеческой префронтальной коры — области, связанной с планированием, принятием решений, эмоциями и социальным поведением.

В основу карты легли более 6,3 миллиона клеточных ядер, полученных из посмертных образцов мозга 1494 человек. Самому младшему донору было меньше года, самому старшему — 108 лет.

Это не карта всего мозга

Заголовок требует важного уточнения.

Исследователи изучали не весь мозг, а дорсолатеральную префронтальную кору. И анализировали не целые клетки, а их ядра: сохранившиеся в них молекулы РНК позволяют определить, какие гены были активны в конкретной клетке.

Иными словами, это не анатомическая карта с извилинами и координатами.

Это каталог клеточных типов, состояний и генетической активности.

Учёные смогли отдельно рассмотреть нейроны, астроциты, олигодендроциты, иммунные клетки мозга, а также клетки сосудистой системы — и увидеть, как каждая из этих групп меняется при старении и болезнях.

На самом деле атласов несколько

В популярных пересказах цифры часто объединяют, хотя речь идёт о большой программе PsychAD, включающей девять взаимосвязанных исследований.

Главный атлас охватывает как людей без неврологических диагнозов, так и пациентов с болезнью Альцгеймера, болезнью Паркинсона, деменцией с тельцами Леви, сосудистой деменцией, шизофренией, биполярным расстройством и другими заболеваниями.

Отдельная работа посвящена нормальному развитию и старению. В ней исследователи проанализировали более 1,3 миллиона клеточных ядер от 284 человек — от младенческого возраста до 97 лет.

Этот атлас показал три крупных периода.

В детстве мозг стремительно перестраивается. Затем его клеточный состав становится относительно стабильным. А после 60 лет вновь начинаются заметные изменения — прежде всего в иммунных и вспомогательных клетках.

Примерно 24 года оказались одной из точек перехода к более стабильному состоянию. Но это не означает, что мозг «полностью сформирован» именно в этом возрасте или сразу после него начинает стареть.

Болезни оказались молекулярными родственниками

Один из самых интересных результатов — разные заболевания мозга могут затрагивать похожие клеточные программы.

Особенно много общих изменений обнаружили при болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, деменции с тельцами Леви и сосудистой деменции. Совпадения касались работы нейронов, сосудов, клеточного обмена и иммунной системы мозга.

При тяжёлой болезни Альцгеймера исследователи увидели уменьшение доли нейронов и увеличение доли иммунных и сосудистых клеток. Одновременно выяснилось, что связанные с заболеванием процессы разворачиваются не во всём мозге одинаково: отдельные типы клеток оказываются значительно уязвимее других.

Это может изменить сам принцип поиска лекарств.

Недостаточно найти ген или молекулярный механизм, связанный с заболеванием. Нужно ещё понять, в какой именно клетке и на каком этапе болезни на него следует воздействовать.

Карта — ещё не лечение

Новый атлас не предлагает готовой терапии болезни Альцгеймера или психических расстройств.

Но он даёт исследователям открытую систему координат: позволяет сравнивать результаты экспериментов, искать уязвимые клеточные популяции и значительно сужать круг потенциальных лекарственных мишеней.

Раньше учёный видел мозг примерно как город с большой высоты — различал районы, дороги и общий свет.

Теперь становится возможно заглянуть в отдельные дома: понять, где включился свет, где он погас и в каком здании сработала сигнализация.

Город по-прежнему огромен.

Но впервые у исследователей начинают появляться точные адреса.