İnsan beyninin müxtəlif rol və funksiyaları olan çox sayda hüceyrə tipinə malik olduğu məlumdur. Beyindəki hüceyrələrin, xüsusən də onun ən xarici təbəqəsinin (yəni, beyin qabığının) tədricən ixtisaslaşması və xüsusi rollar alması prosesləri bir çox keçmiş nevrologiya tədqiqatlarının diqqət mərkəzində olmuşdur.

Kaliforniya Los Anceles Universitetinin (UCLA) tədqiqatçıları beynin inkişafı zamanı müxtəlif hüceyrə növlərinin yaranmasının xəritəsini çıxarmaq üçün ayrı-ayrı hüceyrələrdə gen ifadəsini öyrənmək üçün bir texnika olan tək hüceyrəli transkriptomikadan istifadə edərək toplanmış müxtəlif məlumat dəstlərini təhlil ediblər.

Nature Neuroscience jurnalında dərc olunan onların tapıntıları insan beyin qabığındakı hüceyrələrin ixtisaslaşmasını təmin edən gen “proqramlarını” ortaya qoyur.

“Bu layihə əvvəlcə kiçik bir bioinformatik yan layihə kimi başladı” dedi kağızın baş müəllifi Aparna Bhaduri Medical Xpress-ə.

“Biz beynin inkişafı zamanı gen ifadə modellərini araşdırmaq üçün ictimaiyyətə açıq olan məlumat dəstlərini inteqrasiya edirdik , lakin irəlilədikcə bu gen şəbəkələrinin və ya modulların inkişaf etməkdə olan insan korteksində fərqli hüceyrə tiplərinin necə ortaya çıxması ilə bağlı dəyərli fikirlər verdiyini başa düşdük. Bu tapıntıların potensial təsirini dərk edərək, işi hərtərəfli tədqiqata çevirdik.”

Bhaduri və onun həmkarları tərəfindən aparılan tədqiqatın əsas məqsədi beyin qabığında hüceyrə tiplərinin spesifikasiyasına töhfə verən birgə ifadə gen şəbəkələrini aşkar etmək idi. Bu genetik modulların aşkarlanması öz növbəsində insan beyninin sağlam və atipik inkişafının əsasını təşkil edən ümumi proseslərə yeni işıq sala bilər.

“Son bir neçə il ərzində bir çox müxtəlif tədqiqat qrupları inkişaf etməkdə olan insan beyninin molekulyar profillərini yaratdılar” dedi məqalənin ilk müəllifi Patricia R. Nano Medical Xpress-ə. “Beynin mürəkkəbliyini nəzərə alsaq, bu profillərin hər biri başa düşülən şəkildə beyin inkişafının yalnız müəyyən zaman nöqtələrini əhatə edir.”

Komandanın araşdırması, son onilliklər ərzində toplanmış böyük məlumat dəstlərini daha yaxşı başa düşməyə və onları tək hüceyrə səviyyəsində gen ifadəsinin “meta-atlasına” inteqrasiya etməyə yönəlmiş kiçik bir yan layihə kimi başladı. Bununla belə, bu meta-atlası yaratdıqdan sonra Bhaduri, Nano və onların həmkarları hüceyrə ixtisaslaşmasına səbəb olan gen modullarını müəyyən etmək üçün ondan istifadə edə biləcəklərini başa düşdülər.

“Biz bu modulların müxtəlif hüceyrə növlərinin necə əmələ gəldiyini və zərifləşdirildiyini göstərə biləcəyini gördükdə, inkişaf etməkdə olan insan beynini araşdırmağa həqiqətən kömək edə biləcək bir şeyimiz olduğunu bildik” dedi Nano. “İşimiz daha sonra yalnız insan beynini formalaşdıran modulları müəyyən etmək deyil, həm də insan beyninin inkişafı modellərində bu modulların funksiyalarını yoxlamaq üçün hazırlanmış bir kağıza çevrildi .”

Tədqiqatlarında ilk addım olaraq, tədqiqatçılar təkhüceyrəli RNT sıralama üsullarından istifadə edən əvvəlki tədqiqatlarda toplanmış məlumatları birləşdirdi və kollektiv şəkildə təhlil etdi. Bu məlumatlar mahiyyətcə beynin inkişafı zamanı ayrı-ayrı hüceyrələrdəki gen fəaliyyətini təsvir edir.

“Bu müxtəlif məlumat dəstləri arasında oxşar ifadə nümunələri göstərən genləri qruplaşdırmaqla, biz xüsusi inkişaf mərhələlərində birlikdə işləyən gen qruplarını təmsil edən “gen birgə ifadə şəbəkələri” və ya modullarını müəyyən etdik” dedi Bhaduri.

“Tapıntılarımızı təsdiqləmək üçün biz bu modulların faktiki insan beyin toxumalarında aktiv olub-olmadığını yoxladıq, mikroskopiya və rəngləmə üsullarından istifadə edərək onların ifadə nümunələrini təsdiqlədik.”

Müəyyən edilmiş gen modullarının faktiki insan beyni toxumalarında aktiv olduğunu təsdiq etdikdən sonra tədqiqatçılar kök hüceyrələrdən istifadə etməklə inkişaf etməkdə olan insan beyninin üçölçülü (3D) və miniatürləşdirilmiş modelləri olan beyin orqanoid modellərindən istifadə edərək əlavə təcrübələr apardılar. Bu modellərdən istifadə edərək, bu modulların xüsusi neyron növlərinin formalaşmasına töhfə verdiyini eksperimental olaraq təsdiqlədilər.

“Tədqiqatımız insan serebral korteksində fərqli neyron alt tiplərinin inkişafına təkan verən xüsusi gen şəbəkələrini müəyyən etdi və təsdiqlədi” dedi Bhaduri. “Məsələn, biz dərin qatlı neyronların yaradılması üçün vacib olan modulları xarakterizə etdik, neyroinkişaf pozğunluqları ilə əlaqəli genlər üçün əvvəllər bilinməyən rolları ortaya qoyduq.”

Tədqiqat inkişafın erkən mərhələlərində insan beyin qabığının mürəkkəbliyinin yaranmasının əsasını təşkil edən genetik proseslərə dair yeni dəyərli fikirlər toplayıb .

Gələcəkdə tədqiqatçılar tərəfindən yaradılan meta-atlas həm də autizm və əqli qüsurlar da daxil olmaqla müxtəlif inkişaf pozğunluqlarının inkişafının arxasında duran dəqiq genetik və molekulyar mexanizmləri daha yaxşı başa düşməyə kömək edə bilər.

“İnsanların bizə xüsusilə faydalı olmasını söylədiyi şey, müxtəlif vaxtlarda müxtəlif laboratoriyalar tərəfindən hazırlanmış məlumat dəstlərindən hüceyrə taleyinin necə yarandığını təsvir edən gen modullarını müəyyən edə bildiyimizdir – insan beyninin xəritələrini çəkmək və onun meydana gətirdiyi mexanizmləri çıxarmaq yollarını təmin edir” dedi Nano.

“Aparnanın qeyd etdiyi nümunəyə bənzər şəkildə, modullarımız xəstəlik riski genlərinin beyindəki xüsusi hüceyrə növlərini idarə edə biləcəyi yeni yolları aşkar edə bilər.”

Bhaduri, Nano və onun həmkarları ümid edirlər ki, onların yaratdığı meta-atlas bütün dünya üzrə digər tədqiqat qrupları üçün dəyərli mənbə olacaq. Məsələn, o, nevroloqlara spesifik inkişaf və nevroloji pozğunluqları diaqnozu qoyulmuş şəxslərdə pozulan gen şəbəkələrini təyin etməyə kömək edə bilər ki, bu da öz növbəsində yeni terapevtik müdaxilələrlə hədəfə alına bilər.

“Biz insan beyninin necə meydana gəldiyini və bu gen proqramlarının sağlam inkişaf və nevroloji pozğunluqlarda necə vacib olduğunu anlamağa davam etməkdən çox həyəcanlıyıq” deyə Bhaduri əlavə edib.

“Məsələn, biz ölümcül beyin xərçəngi olan glioblastomada oxşar meta-atlas yanaşmasından istifadə etdik və insan beyni inkişafı meta-atlasını kök hüceyrə funksiyası və qərar qəbulu ilə bağlı digər ölçülərlə birləşdiririk .

“Biz həmçinin əlavə neyroinkişaf pozğunluqlarını daha da araşdırmaqda və bu inkişaf atlasındakı modulları həmin inkişaf trayektoriyaları ilə müqayisə etməkdə maraqlıyıq .”

Daha çox məlumat: Patricia R. Nano və digərləri, Molekulyar atlasların inteqrasiya olunmuş təhlili insan korteksindəki inkişaf hüceyrə alt tipinin spesifikasiyasını idarə edən modulları açıqlayır, Nature Neuroscience (2025). DOI: 10.1038/s41593-025-01933-2 .

Jurnal məlumatı: Nature Neuroscience 

© 2025 Science X Network