Mapa celular completo del cerebro de los mamíferos.

Un atlas celular innovador que mapea todo el cerebro del ratón, detallando más de 32 millones de células, allana el camino para una comprensión más profunda del cerebro humano y el desarrollo de tratamientos precisos para los trastornos cerebrales.

Por primera vez, un equipo internacional de investigadores ha creado un atlas celular completo de todo el cerebro de los mamíferos. Este atlas sirve como un mapa del cerebro del ratón, describe el tipo, la ubicación y la información molecular de más de 32 millones de células y proporciona información sobre la comunicación entre estas células. El ratón es el modelo experimental de vertebrados más utilizado en la investigación de neurociencia, y este mapa celular allana el camino para una mayor comprensión del cerebro humano, posiblemente la computadora más poderosa del mundo. Cell Atlas también sienta las bases para el desarrollo de una nueva generación de terapias de precisión para personas con trastornos cerebrales mentales y neurológicos.

Los resultados fueron financiados por Institutos Nacionales de Salud Investigación del cerebro mediante el desarrollo de neurotecnologías innovadorasIniciativa ®O la Iniciativa BRAIN®, y aparece en una colección de 10 artículos de investigación publicados en naturaleza.

Josué A. dijo: «El atlas del ratón ha arrojado luz sobre la compleja red de células cerebrales de los mamíferos como nunca antes, brindando a los investigadores los detalles necesarios para comprender la función y las enfermedades del cerebro humano», dijo el Dr. Gordon, M.D., director del Instituto Nacional de Psiquiatría. La salud mental es parte de Institutos Nacionales de Salud.

Mapeo detallado del cerebro del ratón

El atlas celular describe los tipos de células en cada región del cerebro del ratón y su organización dentro de esas regiones. Además de esta información estructural, Cell Atlas proporciona un catálogo increíblemente detallado del transcriptoma de una célula: el conjunto completo de lecturas de genes de la célula, que contienen instrucciones para producir proteínas y otros productos celulares. La información transcriptómica incluida en el atlas está organizada jerárquicamente, detallando clases y subclases de células y miles de grupos de células individuales dentro del cerebro.

El atlas también describe el genoma celular, que son las modificaciones químicas de la célula. ADN Los cromosomas cambian la forma en que se expresa la información genética de una célula, detallando miles de tipos de células epigenómicas y millones de elementos reguladores de genes candidatos para diferentes tipos de células cerebrales.

Distribución espacial de diversos tipos de células en el cerebro del ratón. Aquí se utilizó MERFISH para medir 500 genes en el cerebro del ratón para revelar la compleja distribución de los tipos de células en todo el cerebro. Fuente de la imagen: Yao/van Velthoven/Zeng, Instituto Allen

En conjunto, la información estructural, transcriptómica y genética incluida en este atlas proporciona un mapa sin precedentes de la organización y diversidad celular en el cerebro del ratón. El atlas también proporciona una descripción de los neurotransmisores y neuropéptidos utilizados por diferentes células y la relación entre los tipos de células dentro del cerebro. Esta información se puede utilizar como un resumen de cómo se inician y transmiten las señales químicas en diferentes partes del cerebro. Estas señales eléctricas son la base de cómo funcionan los circuitos cerebrales y cómo funciona el cerebro en general.

Liderar esfuerzos colaborativos y direcciones futuras.

«Este producto es un testimonio del poder de esta colaboración integral y sin precedentes y allana el camino hacia terapias cerebrales más precisas», dijo John Ngai, Ph.D., director de la Iniciativa BRAIN de los NIH.

De los 10 estudios incluidos en esta colección, siete están financiados a través de la Red de Censos Celulares de la Iniciativa NIH BRAIN (BICCN) y dos a través de la Iniciativa NIH BRAIN más grande. El objetivo principal de BICCN, un esfuerzo colaborativo pionero para comprender la composición celular del cerebro, es desarrollar un inventario completo de las células del cerebro: dónde se encuentran, cómo se desarrollan, cómo trabajan juntas y cómo funcionan. Regular su actividad: para comprender mejor cómo se desarrollan y progresan los trastornos cerebrales y cómo tratarlos.

«Al aprovechar la naturaleza única de la colaboración internacional y multidisciplinaria, BICCN ha podido lograr lo que ningún otro equipo de científicos había podido lograr antes», dijo el Dr. Ngai. «Ahora estamos listos para dar el siguiente gran paso, que es completar los mapas celulares del cerebro humano y del cerebro de primates no humanos».

La Red Atlas Celular de la Iniciativa BRAIN (BICAN) es la siguiente fase en los esfuerzos de la Iniciativa BRAIN de los NIH para comprender las células y las funciones celulares del cerebro de los mamíferos. BICAN es un proyecto transformador que, junto con otros dos proyectos a gran escala (la Iniciativa BRAIN para la comunicación a escala cruzada y el acceso preciso a las células cerebrales), tiene como objetivo revolucionar la investigación en neurociencia al iluminar los principios fundamentales que rigen la base de los circuitos conductuales e informar nuevas Enfoques para el tratamiento de trastornos cerebrales humanos.

Referencia: “Un atlas transcriptómico y espacial de alta resolución de tipos de células en todo el cerebro del ratón” por Zhizhen Yao, Cindy T. J. van Velthoven, Michael Kunst, Meng Zhang, Delissa McMillen, Changqiu Li, Wen Jong, Jeff Goldie, Alia Abdelhak, Matthew Aitken, Catherine Baker, Pamela Baker, Eliza Barkan, Darren Bertagnoli, Ashwin Bhandewad, Cameron Bilstein, Pragal Bishwakarma, Jazmin Campos, Danielle Curry, Tamara Kasper, Anish Bhaswanth Chaka, Rochelle Chakrabarti, Sakshi Chavan, Min Chen, Michael Clarke, Jenny Close, Kirsten Crichton, Scott Daniel, Peter Devalentine, Tim Dolbear, Lauren Ellingwood, Elisha Viapan, Timothy Fleiss, James Gee, James Gerstenberger, Alexandra Glandon, Jessica Glow, Joshua Gould, James Gray, Nathan Gilford, Johnita Guzman, Danielle Hirschstein, Wendy Ho, Marcus Hooper, Mike Huang, Maddy Hope, Kelly Jane, Matthew Kroll, Kanan Lathia, Ariel Lyon, Sue Lee, Brian Long, Zach Madigan, Jessica Malloy, Jocelyn Malone, Zoe Maltzer, Naomi Martin, Rachel McCue, Ryan McGinty . Nicolas Mei, José Melchor, Emma Merdericks, Tyler Mollenkopf, Skyler Monsmann, Toc Nghi Nguyen, Sven Otto, Trangthan Pham, Christine Remorin, Augustin Ruiz, Raymond Sanchez, Lynn Sawyer, Nadia Shapovalova, Noah Shepherd, Cliff Slotterbeck, Joseph Sulke, Michael Teo, Amy Torkelson, Herman Tong, Nasmil Valera Cuevas, Shane Vance, Katherine Wadhwani, Caitlin Ward, Boaz Levy, Colin Farrell, Rob Young, Brian Staats, Ming-Qiang Michael Wang, Carol L. Thompson, Shoaib Mufti, Chelsea M. Pagan, Lauren Cross, Nick D., Susan M. Sonkin, Luke Esposito, Michael J. Horelich, Jack Waters, Lydia Ng, Kimberly Smith, Puseljka Tasic, Xiao Zhuang y Hongkui Zeng, 13 de diciembre de 2023. naturaleza.
doi: 10.1038/s41586-023-06812-z