Jennifer Michalowski, Massaçusets Texnologiya İnstitutu

Robert Egan tərəfindən redaktə edilmişdir

 Redaktorların qeydləriAstrositlər (sarı) beynin inkişafı və fəaliyyətində mühüm rol oynadığı bilinən qeyri-neyron və ya glial beyin hüceyrəsinin bir növüdür. Guoping Feng-in laboratoriyası beyin inkişaf etdikcə, yetkinləşdikcə və yaşlandıqca astrositlərin populyasiyalarının necə dəyişdiyini göstərən bir atlas yaratdı. Kredit: Margaret E. Schroeder et al

Beyin funksiyasına gəldikdə, neyronlar çox şöhrət qazanırlar. Ancaq sağlam beyinlər bir çox hüceyrə növlərinin əməkdaşlığından asılıdır. Beynin neyron olmayan hüceyrələrinin ən çoxu astrositlər, bir çox məsuliyyət daşıyan ulduz formalı hüceyrələrdir. Astrositlər sinir dövrələrinin formalaşmasına kömək edir, məlumatların işlənməsində iştirak edir və neyronlara qida və metabolik dəstək verir. Fərdi hüceyrələr həyatları boyu yeni rollar ala bilər və istənilən vaxt beynin bir hissəsindəki astrositlər başqa yerdəki astrositlərdən fərqli görünəcək və davranacaq.

MIT tədqiqatçılarının geniş təhlilindən sonra nevroloqlar indi astrositlərin dinamik müxtəlifliyini təfərrüatlandıran bir atlasa sahibdirlər. Onun xəritələri həm siçanların, həm də marmosetlərin beyinlərində astrositlərin regional ixtisaslaşmasını təsvir edir – nevroloji tədqiqatlar üçün iki güclü model – və beyinlər inkişaf etdikcə, yetkinləşdikcə və yaşlandıqca onların populyasiyalarının necə dəyişdiyini göstərir.

Neuron jurnalının 20 Noyabr sayında bildirilən açıq girişli tədqiqata MIT-də Beyin və Koqnitiv Elmlər üzrə professor Guoping Feng, James W. (1963) və Patricia T. Poitras rəhbərlik edirdi.

McGovern Beyin Tədqiqatları İnstitutunun direktor müavini və MIT-də Hock E. Tan və K. Lisa Yang Autizm Araşdırma Mərkəzinin direktoru olan Feng deyir: “Bizim üçün qeyri-neyron hüceyrələrin sağlamlıq və xəstəlikdəki roluna diqqət yetirmək həqiqətən vacibdir”. Və həqiqətən də, bir vaxtlar sadəcə dəstəkləyici oyunçular kimi görünən bu hüceyrələr son illərdə daha çox diqqət mərkəzində olub. Astrositlərin beynin inkişafı və fəaliyyətində mühüm rol oynadığı bilinir və onların disfunksiyası bir çox psixiatrik pozğunluqlara və neyrodegenerativ xəstəliklərə kömək edir. “Ancaq neyronlarla müqayisədə biz daha az şey bilirik – xüsusən inkişaf zamanı” Feng əlavə edir.Guoping Feng-in komandası tərəfindən yaradılan xəritələr həm siçanların, həm də marmosetlərin beyinlərində astrositlərin regional ixtisaslaşmasını təsvir edir – nevrologiya tədqiqatları üçün iki güclü model – və beyinlərin inkişafı, yetkinləşməsi və yaşlandıqca populyasiyalarının necə dəyişdiyini göstərir. Kredit: Margaret E. Schroeder et al

Bilinməyənləri araşdırmaq

Laboratoriyasının keçmiş aspirantı Feng və Marqaret Şröder üç oxda astrosit müxtəlifliyini anlamağın vacib olduğunu düşünürdülər: məkan, zaman və növ. Onlar Harvard Universitetində Stiv Makkarrollun laboratoriyası ilə əməkdaşlıqda və onun qrupunda Fenna Krienen tərəfindən aparılan laboratoriyada əvvəlki işlərdən bilirdilər ki, yetkin heyvanlarda beynin müxtəlif hissələrində fərqli astrosit dəstləri var.

“Təbii sual, astrositlərin bu regional nümunəsinin inkişafın nə qədər erkən başladığını düşünürük?” Şröder deyir.

Bunu öyrənmək üçün o, həmkarları ilə birlikdə embrional inkişafdan qocalığa qədər həyatın altı mərhələsində siçan və marmosetlərdən beyin hüceyrələri toplayıb. Hər bir heyvan üçün onlar beynin dörd fərqli bölgəsindəki hüceyrələrdən nümunə götürdülər: prefrontal korteks, motor korteks, striatum və talamus.

Daha sonra, hazırda Prinston Universitetində dosent olan Krienen ilə işləyərək, bu hüceyrələrin molekulyar məzmununu təhlil edərək, hər biri üçün genetik aktivlik profilini yaratdılar. Bu profil hüceyrənin içərisində tapılan və ümumi olaraq hüceyrənin transkriptomu kimi tanınan genlərin mRNT nüsxələrinə əsaslanırdı . Hüceyrənin hansı genlərdən istifadə etdiyini və bu genlərin nə qədər aktiv olduğunu müəyyən etmək tədqiqatçılara hüceyrənin funksiyası haqqında fikir verir və onun şəxsiyyətini müəyyən etməyin bir yoludur.

Dinamik müxtəliflik

Təxminən 1,4 milyon beyin hüceyrəsinin transkriptomlarını qiymətləndirdikdən sonra qrup astrositlərə diqqət yetirib, onların gen ifadə modellərini təhlil edib müqayisə edib. Həyatın hər mərhələsində, doğuşdan qocalığa qədər komanda regional ixtisaslaşma tapdı: beynin müxtəlif bölgələrindən olan astrositlər digər beyin bölgələrindəki astrositlərdən fərqli olaraq oxşar gen ifadə nümunələrinə malik idi.

Bu regional ixtisaslaşma, beynin müxtəlif hissələrində astrositlərin fərqli formalarında da aydın görünürdü ki, komanda onları genişlənmə mikroskopiyası ilə görə bildi , McGovern həmkarı Edvard Boyden tərəfindən hazırlanmış və gözəl hüceyrə xüsusiyyətlərini ortaya qoyan yüksək rezolyusiyaya malik görüntüləmə üsulu.

Maraqlıdır ki, heyvanlar yetkinləşdikcə hər bölgədəki astrositlər dəyişdi. “Gecikmiş embrion zaman nöqtəmizə baxdığımızda, astrositlər artıq regional naxışlı idi. Ancaq bunu böyüklər profilləri ilə müqayisə etdikdə, onlar tamamilə yenidən dəyişdilər” dedi Schroeder. “Deməli, postnatal inkişafla bağlı nəsə baş verir.” Komandanın aşkar etdiyi ən dramatik dəyişikliklər doğuş və erkən yeniyetməlik dövrü arasında baş verib, bu dövrdə heyvanlar dünya ilə qarşılıqlı əlaqədə olmağa və onların təcrübələrindən öyrənməyə başlayanda beyinlər sürətlə yenilənir.

Feng və Schroeder, müşahidə etdikləri dəyişikliklərin beyin yetkinləşdikcə heykəlləşən və təmizlənən sinir dövrələri tərəfindən idarə oluna biləcəyindən şübhələnirlər. “Bizim fikrimizcə, onların etdikləri yerli neyron yuvalarına uyğunlaşmaqdır” dedi Schroeder. “İnkişaf zamanı tənzimlədiyi və dəyişdirdiyi gen növləri onların neyronlarla qarşılıqlı əlaqəsinə işarə edir.”

Feng əlavə edir ki, astrositlər yaxınlıqdakı neyronlara cavab olaraq genetik proqramlarını dəyişə bilər və ya alternativ olaraq, müəyyən neyronları dəstəkləmək üçün ən uyğun şəxsiyyətləri qəbul etdikləri üçün yerli sxemlərin inkişafını və ya funksiyasını idarə etməyə kömək edə bilərlər.

Həm siçan, həm də marmoset beyinləri astrositlərin regional ixtisaslaşmasını və zamanla bu populyasiyalarda dəyişiklikləri nümayiş etdirdi. Lakin tədqiqatçılar fəaliyyəti müxtəlif astrosit populyasiyalarını təyin edən spesifik genlərə baxdıqda, iki növdən alınan məlumatlar bir-birindən ayrıldı. Şröder bunu heyvan modellərində astrositləri tədqiq edən alimlər üçün ehtiyatlılıq qeydi adlandırır və əlavə edir ki, yeni atlas tədqiqatçılara tapıntıların növlər üzrə potensial uyğunluğunu qiymətləndirməyə kömək edəcək.

Astrositlərdən kənarda

Astrosit müxtəlifliyi haqqında yeni anlayışla Feng deyir ki, onun komandası bu hüceyrələrin öyrəndikləri xəstəliklə əlaqəli genlərin necə təsir etdiyinə və inkişaf zamanı bu təsirlərin necə dəyişdiyinə diqqət yetirəcək. O, həmçinin qeyd edir ki, atlasdakı gen ifadəsi məlumatları astrositlər və neyronlar arasında qarşılıqlı əlaqəni proqnozlaşdırmaq üçün istifadə edilə bilər. “Bu, həqiqətən gələcək təcrübələrə rəhbərlik edəcək: bu hüceyrələrin qarşılıqlı əlaqəsi neyronlardakı dəyişikliklər və ya astrositlərdəki dəyişikliklərlə necə dəyişə bilər” deyir.

Feng laboratoriyası digər tədqiqatçıların atlaslarını hazırlayarkən əldə etdikləri böyük həcmli məlumatlardan faydalanmağa can atırlar. Schroeder qeyd edir ki, komanda təkcə astrositləri deyil, tədqiq etdikləri beyin bölgələrindəki bütün növ hüceyrələrin transkriptomlarını analiz edib. Tədqiqatçıların beyində konkret genlərin nə vaxt və harada istifadə olunduğunu anlamaq üçün onlardan istifadə etmələri və ya beynin hüceyrə müxtəlifliyini araşdırmaq üçün daha dərindən araşdırmaq üçün onlar öz tapıntılarını bölüşürlər.

Daha çox məlumat: Margaret E. Schroeder et al, Siçan və marmosetdə məkan və zaman üzrə astrosit heterojenliyinin transkriptomik atlası, Neuron (2025). DOI: 10.1016/j.neuron.2025.09.011

Jurnal məlumatı: Neuron Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir