Subvention record de 126 millions de dollars pour aider à cartographier le cerveau et mieux comprendre des maladies comme la maladie d’Alzheimer

Cartographier les cellules du cerveau humain

Le nouveau Center for Multiomic Human Brain Cell Atlas ferait partie de l’initiative BRAIN des National Institutes of Health (NIH). Il est financé par une subvention de 126 millions de dollars sur cinq ans du NIH.

Le travail du Centre s’appuie sur un projet de cinq ans appelé BRAIN Initiative Cell Census Network visant à cartographier toutes les cellules d’un cerveau de souris et comment elles fonctionnent ensemble.

«Semblable à la façon dont nous avons appris les voyages dans l’espace lors de courts voyages sur la lune, le projet de cartographie du cerveau de la souris nous a beaucoup appris sur la façon d’aborder un cerveau beaucoup plus gros et les types d’informations génomiques dont nous aurions besoin pour pouvoir vraiment cartographier le cerveau humain », explique le Dr Joseph Ecker, directeur du laboratoire d’analyse génomique de l’Institut Salk, chercheur à l’Institut médical Howard Hughes et chef du nouveau centre.

« Ce projet est un exemple de la façon dont le travail d’équipe peut être fructueux en science – ces types de projets ne peuvent pas être réalisés dans un seul laboratoire », a déclaré le Dr Ecker.

Les chercheurs du Centre étudieront 1 500 échantillons de cerveau provenant de 50 régions de 30 cerveaux humains d’âges divers. De chaque cellule de chaque région du cerveau, les scientifiques prévoient d’isoler chaque noyau — la partie de la cellule contenant le matériel génétique de la cellule. Les chercheurs enregistreront également les détails moléculaires de chaque cellule, y compris son chromatine architecture – la structure 3D de la cellule chromosomes – et Méthylation de l’ADNou comment l’ADN de la cellule agit lorsqu’une étiquette chimique spécifique lui est ajoutée.

Medical News Today s’est entretenu avec le Dr David W. Dodick, professeur émérite, chercheur distingué et éducateur distingué à la Mayo Clinic, président de l’American Brain Foundation et coprésident de l’Atria Academy of Science and Medicine, au sujet de la nouvelle recherche projet.

«Cette recherche interdisciplinaire collaborative utilisera certaines des méthodes les plus avancées pour identifier la signature moléculaire de chaque cellule cérébrale et promet de percer les secrets du vieillissement du cerveau, ainsi que de la façon dont les altérations au fil du temps du matériel génétique et des protéines produites conduisent à différentes maladies du cerveau », a déclaré le Dr Dodick. « Ces connaissances pourraient faciliter le développement de stratégies et de traitements qui préviennent, traitent et guérissent les maladies du cerveau. »

Qu’est-ce que l’épigénétique ?

Pour ses recherches, le Centre se concentrerait principalement sur épigénétique. L’épigénétique, qui signifie « en plus des changements dans la séquence génétique », étudie tout processus qui modifie l’activité des gènes sans altérer physiquement l’ADN.

Comme discuté ci-dessus, la méthylation de l’ADN est un exemple de changement épigénétique. Les changements épigénétiques se produisent tout au long de la vie d’une personne en raison de certains changements ou comportements environnementaux, tels que l’activité physique et l’alimentation. Vos gènes peuvent également changer en raison du vieillissement et de certaines maladies comme le cancer et les infections.

« Essentiellement, nous voulons prendre des millions, voire des centaines de millions de cellules cérébrales, apprendre tout ce que nous pouvons sur leur épigénétique et comment leur chromatine est arrangé et projetez-les dans un contexte spatial afin que nous puissions voir où vivent ces cellules et comprendre comment toutes les cellules de n’importe quelle région du cerveau sont organisées et à tout âge », a déclaré Ecker. « Pour le moment, nous n’avons presque aucune donnée de ce genre pour le cerveau humain. »

Selon le Dr Santosh Kesari, neurologue au Providence Saint John’s Health Center à Santa Monica, en Californie, et directeur médical régional du Research Clinical Institute of Providence Southern California, l’étude de l’épigénétique offre une vision plus large l’expression du gène — le processus par lequel nos gènes s’activent pour produire ARN et protéines cellulaires ou éteignez-le pour remplir une fonction différente.

« C’est une analyse plus complexe car cela nous donne une vision globale », a-t-il expliqué à MNT. « Il vous indique quels gènes sont activés, quels gènes sont désactivés et à quel niveau. Et ensuite, nous pouvons l’utiliser pour déterminer quels gènes peuvent être associés à des maladies. Et nous donne vraiment immédiatement des idées sur la façon d’affecter peut-être la maladie en modulant des gènes particuliers.

Implications pour le traitement des maladies liées au cerveaus

En ayant une meilleure compréhension du fonctionnement de toutes les cellules du cerveau, les chercheurs du Centre prévoient d’utiliser ces informations pour établir une base de référence que les scientifiques pourront utiliser pour comparer les cerveaux aux troubles neurologiques et psychologiques, notamment la maladie d’Alzheimer, l’autisme, la dépression et les lésions cérébrales traumatiques. .

« La carte du cerveau que nous développons pourrait aider à orienter les chercheurs sur les maladies dans la bonne direction – par exemple, nous pourrions dire ‘C’est la région du génome, dans ce sous-ensemble spécifique de neurones, dans cette partie du cerveau, où un événement moléculaire tourne mal pour provoquer cette maladie », détaille Ecker. « Et en fin de compte, ces informations pourraient nous aider à concevoir des thérapies géniques qui ciblent uniquement les populations de cellules où le traitement est nécessaire – fournissant les bons gènes au bon endroit au bon moment. »

« Nous avons compris les troubles dans une certaine mesure grâce à l’imagerie et à l’analyse en masse des cerveaux ou des zones du cerveau, mais je pense que nous allons en apprendre encore plus », a ajouté le Dr Kesari. « La réalité est qu’il existe de nombreux types différents de cellules dans le cerveau. Dans le domaine des blessures ou dans le domaine de la plaque d’Alzheimer, ce qui se passe dans ce microenvironnement et comment ces cellules contribuent à provoquer la maladie est inconnu. Mais maintenant (si) vous pouvez étudier chaque cellule, vous pouvez obtenir des informations très inattendues et conduire à de meilleures options et idées de traitement.