Атлас клеток мозжечка плода человека раскрывает происхождение агрессивных медуллобластом

Изучение мышей заполнило энциклопедии прорывными медицинскими открытиями. Но когда дело доходит до рака мозга, маленькие грызуны уже давно демонстрируют фундаментальные ограничения.

Среди них: площадь поверхности мозжечка человека в 750 раз больше, чем у мыши, и все они пронизаны большим количеством типов клеток-предшественников, которые помогают мозгу плода расти во время беременности. Это означает, что в развитии человеческого мозга могут пойти не так многие вещи, которые просто невозможно увидеть при изучении мышей.

Теперь многонациональная группа ученых во главе с экспертами из Cincinnati Children’s разработала «атлас» развития мозга человеческого плода, настолько подробный, что в нем подробно описаны этапы роста вплоть до изменений, происходящих на уровне одной клетки. Подробности были опубликованы 30 ноября в Природа.

Исследователи говорят, что этот атлас будет жизненно важным ресурсом для исследований мозга на долгие годы. На самом деле, он уже открыл двери, которые когда-нибудь могут улучшить жизнь.

Это исследование потребовало усилий 40 экспертов в течение почти трех лет. Их работа включала в себя десятки экспериментов с использованием нескольких самых последних технологий в геномной науке, чтобы достичь этой точки. Это стоило стольких усилий, потому что эта новая карта указала нам целевую уязвимость для терапевтического вмешательства при агрессивных медуллобластомах».

Цин Ричард Лу, доктор философии, старший автор, научный руководитель, Центр опухолей головного мозга, отделение экспериментальной гематологии и биологии рака Детской больницы Цинциннати

Охота за клеткой, чтобы точно определить рождение убийцы

Медуллобластомы представляют собой быстрорастущие злокачественные опухоли, которые образуются в задней части головного мозга. Они часто нарушают равновесие и мелкую моторику, прежде чем нанести дальнейший ущерб.

В целом пятилетняя выживаемость при этом типе рака составляет около 72%. Однако примерно у 27% людей с этой формой рака (чаще всего у детей в возрасте от 4 до 16 лет) развиваются агрессивные медуллобластомы «Группы 3», пятилетняя выживаемость которых составляет от 20 до 30%.

Теперь, благодаря данным из нового атласа мозга плода, ученые обнаружили набор клеток-предшественников (клеток, которые производят другие типы клеток), которые дают начало медуллобластомам группы 3. Эта популяция клеток редко встречается в мозге мышей и существует только временно в мозге человека, поскольку один тип клеток трансформируется в другой во время развития плода.

Команда обнаружила эти клетки, сравнив обширные коллекции данных о тканях мозга, в которых развились опухоли, и в тканях, в которых их не было. Теперь они определили иерархию формирования клеток по мере роста мозга, а также траектории или пути, по которым следуют клетки-предшественники, формируя новые типы клеток мозга или опухолевых клеток при патологических состояниях.

Эти переходные моменты кажутся критическими. Когда формирование здоровых клеток идет не по плану, в мозгу плода растет слишком много клеток с избыточной активацией гена, потенциально вызывающего рак. МОЙ С. Эти клетки приводят к образованию опухолей.

Анализ клеток показывает возможный способ замедлить рост опухоли

После идентификации этой новой популяции клеток-предшественников как потенциального корня медуллобластомы группы 3 исследовательская группа снова обратилась к мышиным моделям, чтобы узнать, можно ли атаковать недавно обнаруженные клетки-предшественники. Они обнаружили, что устранение или резкое снижение активности любого из двух генов, SOX11 или же HNRPH1очень распространенный в клетках-предшественниках, обратим образование опухоли, вызванное гиперактивностью раковых клеток. МОЙ С ген.

Когда мышам давали опухолевые клетки человека с высоким уровнем МОЙ С но при отсутствии этих генов рост опухоли подавлялся, и животные выживали дольше.

«Это интересно, потому что эти гены могут служить потенциальной мишенью для будущей терапии агрессивной медуллобластомы», — говорит Лу.

Следующие шаги

Ранний успех в моделях на мышах представляет собой первый шаг на пути, который может занять годы, чтобы разработать лечение, которое поможет будущим детям с диагнозом этой агрессивной формы опухоли головного мозга.

Разработка теста для обнаружения активности двух МОЙ С-регулирующие гены могут помочь идентифицировать пациентов, которым может помочь более агрессивная химиотерапия в клинике. Лу и его коллеги также начали работу по выявлению низкомолекулярных соединений, которые могут воздействовать на пути, поддерживающие агрессивное подмножество медуллобластомы.

«Хотя это исследование сосредоточено на медуллобластоме, новый атлас поможет ускорить понимание других состояний, возникающих в результате нарушений здорового раннего развития мозга, таких как аутизм, синдром дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ), дислексия развития и повреждение мозжечка у детей. — говорит Лу.

Об исследовании

Помимо Лу, соавторами из Cincinnati Children’s были Zaili Luo, PhD, Chuntao Zhao, PhD, Dazhuan Xin, PhD, Kalen Berry, PhD, Sean Ogurek, BS, Xuezhao Liu, PhD, Rohit Rao, MD/PhD, Rui Син, доктор философии, Лай Ман Ву, доктор философии, Хайцзы Чжэн, доктор философии, Япин Лю, доктор философии, Мэй Синь, доктор философии, Чарльз Стивенсон, доктор медицины, Питер де Бланк, доктор медицины, Джон Перентесис, доктор медицины Ли Чжан, доктор философии, Университет Цинциннати, также способствовал.

Среди сотрудников также были эксперты из Детской больницы Университета Фудань, больницы Синьхуа, Медицинской школы Шанхайского университета Цзяо Тонг и Университета Вестлейк в Китае; Северо-западный университет; Кембриджский университет; и Университет Торонто.

Это исследование частично финансировалось за счет грантов Детского исследовательского фонда Цинциннати, Фонда детей без рака, Фонда молитвы-надежды-веры, Фонда детского рака TeamConnor и Фонда CureStartsNow.