Составлен атлас нейрогенеза для мозга взрослых приматов

К настоящему времени получено много данных о нейрогенезе в мозге грызунов. Известно, что новые нейроны образуются в двух областях мозга — зубчатой извилине гиппокампа и вдоль стенок боковых желудочков. Также установлены типы клеток-предшественников, в частности, RGL (radial glia-like) клетки. Однако есть пробелы в понимании особенностей нейрогенеза у взрослых приматов.

В новой работе ученые из Китая секвенировали РНК единичных клеток, извлеченных из гиппокампа восьми макак-крабоедов (Macaca fascicularis) двух возрастных групп: 4–6 и 13–15 лет. Исследователи профилировали более 207 тысяч клеток гиппокампа, а затем проанализировали пути их дифференцировки и молекулярные свойства в ходе нейрогенеза.

Анализ транскриптома выявил 34 клеточные популяции, которые включали в себя нейроглию (астроциты, олигодендроциты), нейроны (ГАМК-нейроны, пирамидные и гранулярные клетки), клетки сосудов и т.д. Также среди идентифицированных популяций пять состояли из стволовых клеток — по две группы RGL клеток и промежуточных клеток-предшественников (IPC), а также группа нейробластов.

Популяции RGL клеток различались по активности генов Wif1, Rgcc, Tpt1, регулирующих сигнальный путь Wnt, клеточный цикл и деление, что может указывать на разную глубину состояния покоя клеток двух групп.

Пул промежуточных клеток-предшественников также оказался неоднородным. В клетках одной из двух популяций были активны Mki67, Sox2, Ascl1, Eomes, Neurod2 и Prox1 — маркеры IPC, нейробластов и гранулярных клеток, а также процессов деления. Вероятно, подобный паттерн экспрессии связан с участием клеток в процессе созревания нейронов. Вторая группа характеризовалась иной программой активности генов, и для предположений о ее функции нужны дополнительные эксперименты.

Также исследователи идентифицировали новый маркер IPC. Им оказался ген Hmgb2, который кодирует активатор транскрипции, связанный с хроматином, и важен для перехода клетки от покоя к делению.

Ученые зафиксировали существование всех клеточных групп в мозге как молодых (4–6 лет), так и более взрослых (13–15 лет) макак. Также не было разницы в композиции популяций между гиппокампами самцов и самок. Авторы предположили, что нейрогенез протекает в мозге взрослых приматов на низком, но постоянном уровне.

Чтобы проследить дифференцировку клеток, сравнили паттерны экспрессии генов между стволовыми клетками, зрелыми нейронами и глией. Так, гранулярные клетки брали начало от нейробластов. В то же время, пополнение нейробластов могло происходить за счет первой популяции промежуточных клеток-предшественников. Экспрессия Gfap, Sox2 и Slc1a3 в RGL клетках позволила установить их связь со зрелыми астроцитами, разновидностью глиальных клеток.

Полученные в первой части работы результаты были подтверждены в экспериментах ex vivo. Исследователи зафиксировали процессы нейрогенеза в культуре клеток, полученных от взрослых макак, путем секвенирования РНК и анализа транскриптов.

Ученые обнаружили различия в транскриптомах клеток гиппокампа макак и мышей. Например, в RGL клетках макак выше активность 43 генов, а в клетках мышей — 12 генов. Отличия по уровню экспрессии были обнаружены для IPC, нейробластов и гранулярных клеток. Наблюдаемые расхождения могут указывать на разницу в нейрогенезе между животными. Тем не менее, фундаментальная молекулярная структура сопоставима для разных видов.

Полученные данные позволили ученым составить подробный атлас нейрогенеза для мозга взрослых приматов. По мнению авторов, он может стать ценным ресурсом для изучения молекулярных основ нейрогенеза и послужить мостом для перехода от исследований на грызунах к разработке терапии для людей с поражениями мозга.