Способен ли наш мозг к регенерации? И можем ли мы использовать этот регенеративный потенциал во время старения или при нейродегенеративных заболеваниях? Эти вопросы в течение многих лет вызывали ожесточенные споры в области нейронауки. Новое исследование, проведенное в Нидерландском институте нейронаук, показывает причины противоречивых результатов и предлагает "дорожную карту" решения этих вопросов.

Идея использования регенеративного потенциала человеческого мозга при старении или неврологических заболеваниях представляет собой особенно привлекательную альтернативу традиционным стратегиям улучшения или восстановления функций мозга, особенно учитывая отсутствие в настоящее время эффективных терапевтических стратегий при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера.

Вопрос о том, обладает ли человеческий мозг способностью к регенерации или нет, уже много лет находится в центре ожесточенных научных дебатов, а недавние исследования дали противоречивые результаты. В новом исследовании Джорджии Тосони и Дилары Айылдыз под руководством Евгении Сальта из лаборатории нейрогенеза и нейродегенерации критически обсуждаются и анализируются ранее опубликованные данные. Как получилось, что мы до сих пор не нашли четкого ответа на эту загадку?

Предыдущие исследования, в которых делящиеся клетки были помечены в посмертном человеческом мозге, показали, что новые клетки действительно могут возникать на протяжении всего зрелого возраста в гиппокампе нашего мозга, структуре, которая играет важную роль в обучении и памяти, а также серьезно поражается при болезни Альцгеймера. Однако другие исследования противоречат этим результатам и не могут обнаружить генерацию новых клеток мозга в этой области.

Концептуальные и методологические факторы, вероятно, способствовали этим, казалось бы, противоположным наблюдениям. Таким образом, выяснение степени регенерации в человеческом мозге остается сложной задачей.

Новые современные технологии

Последние достижения в области технологий одноклеточной транскриптомики позволили получить ценные сведения о различных типах клеток, обнаруженных в мозге человека, полученном от умерших доноров с различными заболеваниями мозга. На сегодняшний день одноклеточные транскриптомные технологии используются для характеристики редких клеточных популяций в человеческом мозге. Помимо выявления конкретных типов клеток, секвенирование одноядерной РНК может также исследовать специфические профили экспрессии генов, чтобы раскрыть всю сложность клеток гиппокампа.

Появление технологий одноклеточной транскриптомики первоначально рассматривалось как панацея для разрешения противоречий в этой области. Однако недавние исследования секвенирования РНК в гиппокампе человека дали противоречивые результаты.

В двух исследованиях действительно были выявлены нейральные стволовые клетки, в то время как в третьем исследовании не удалось обнаружить никаких нейрогенных популяций. Неужели эти новые подходы в очередной раз не смогли окончательно разрешить противоречия относительно существования регенерации гиппокампа у человека? Сможем ли мы в конечном итоге преодолеть концептуальные и технические проблемы и примирить эти, казалось бы, противоположные взгляды и выводы?
Технические вопросы

В данном исследовании ученые критически обсудили и повторно проанализировали ранее опубликованные наборы данных транскриптомики одной клетки. Они предупреждают, что дизайн, анализ и интерпретация этих исследований в гиппокампе взрослого человека могут быть осложнены специфическими проблемами, которые требуют концептуальных, методологических и вычислительных корректировок. Повторный анализ ранее опубликованных наборов данных позволил выявить ряд специфических проблем, которые требуют особого внимания и в значительной степени выиграют от открытого обсуждения в этой области.

Джорджия Тозони говорит: "Мы проанализировали ранее опубликованные одноклеточные транскриптомные исследования и провели мета-анализ, чтобы оценить, можно ли надежно идентифицировать взрослые нейрогенные популяции у разных видов, особенно при сравнении мышей и человека. Нейрогенный процесс у взрослых мышей очень хорошо охарактеризован, и профили различных клеточных популяций, участвующих в нем, известны".

"Это фактически те же самые молекулярные и клеточные сигнатуры, которые широко используются в данной области для идентификации нейрогенных клеток в мозге человека. Однако, в силу ряда эволюционных адаптаций, мы ожидали, что нейрогенез у мышей и людей будет отличаться. Мы проверили маркеры для каждого типа нейрогенных клеток и посмотрели на количество совпадений маркеров между двумя видами".

"Мы обнаружили очень небольшое перекрытие между двумя видами, если оно вообще есть, что говорит о том, что маркеры, выведенные для мышей, которые мы долгое время использовали, могут не подходить для человеческого мозга. Мы также обнаружили, что подобные исследования требуют достаточной статистической мощности: если регенерация нейронных клеток и происходит во взрослом человеческом мозге, мы ожидаем, что она будет довольно редкой."

"Поэтому необходимо секвенировать достаточное количество клеток, чтобы выявить эти редкие, предположительно нейрогенные популяции. Важны и другие параметры, например, качество образцов. Интервал между смертью донора и последующей обработкой имеет решающее значение, поскольку качество ткани и получаемых данных со временем падает".
Воспроизводимость - ключ

Дилара Айылдыз говорит: "Эти новые технологии при правильном применении дают уникальную возможность составить карту регенерации гиппокампа в человеческом мозге и изучить, какие типы клеток и состояния могут быть наиболее благоприятны для терапевтического вмешательства при старении, нейродегенеративных и нервно-психических заболеваниях. Однако воспроизводимость и последовательность являются ключевыми факторами. В процессе анализа мы поняли, что некоторые, казалось бы, незначительные, но очень важные детали и параметры в экспериментальном и вычислительном процессе могут сильно повлиять на результаты, а значит, и на интерпретацию данных".

"Точная отчетность необходима для того, чтобы сделать эти одноклеточные транскриптомические эксперименты и их анализ воспроизводимыми. Как только мы повторно проанализировали эти предыдущие исследования с применением общих вычислительных механизмов и критериев, мы поняли, что кажущиеся разногласия в этой области на самом деле могут вводить в заблуждение: в нашей работе мы предполагаем, что на самом деле мы можем быть согласны в большем, чем считалось ранее".

Исследование опубликовано в журнале Neuron.