В Алленной мыши и человеческий мозг атласы являются проектами в рамках Allen института наук о мозге , которые стремятся сочетать геномики с нейроанатомией путем создания экспрессии генов карт для мыши и человеческого мозга . Они были инициированы в сентябре 2003 г. при пожертвовании Пола Г. Аллена в размере 100 миллионов долларов, а первый атлас был обнародован в сентябре 2006 г. [1] По состоянию на май 2012 г. [Обновить], семь атласов мозгабыли опубликованы: Атлас мозга мыши, Атлас мозга человека, Атлас развития мозга мыши, Атлас развития человеческого мозга, Атлас взаимодействия мышей, Атлас нечеловеческих приматов и Атлас спинного мозга мыши. [ необходима цитата ] Есть также три связанных проекта с банками данных: Glioblastoma, Mouse Diversity и Sleep. [ необходима цитата ] Институт Аллена надеется, что их открытия помогут продвинуть вперед различные области науки, особенно те, которые связаны с пониманием нейробиологических заболеваний. Атласы бесплатны и доступны для публичного использования в Интернете.
История [ править ]
В 2001 году Пол Аллен собрал группу ученых, в том числе Джеймса Уотсона и Стивена Пинкера , чтобы обсудить будущее нейробиологии и то, что можно сделать для улучшения исследований в нейробиологии (Jones 2009). Во время этих встреч Дэвид Андерсон из Калифорнийского технологического института высказал идею о том, что трехмерный атлас экспрессии генов в мозгу мыши будет очень полезен сообществу нейробиологов. Проект был запущен в 2003 году, когда Аллен пожертвовал 100 миллионов долларов через Институт исследований мозга Аллена . В проекте использовалась методика картирования экспрессии генов, разработанная Грегором Эйхеле и его коллегами из Max Planck.Институт биофизической химии в Геттингене, Германия. В методике используется колориметрическая гибридизация in situ для картирования экспрессии генов. В рамках проекта была поставлена трехлетняя цель - завершить проект и сделать его доступным для общественности.
Первоначальный выпуск первого атласа, атласа мозга мыши, произошел в декабре 2004 года. Впоследствии поэтапно публиковались дополнительные данные для этого атласа. Окончательный набор данных по геному был выпущен в сентябре 2006 года. Однако окончательный выпуск атласа не был концом проекта; Атлас все еще дорабатывается. Кроме того, другие проекты, включая атлас головного мозга человека, разработку мозга мыши, разработку мозга человека, взаимодействие мышей, атлас нечеловеческих приматов и атлас спинного мозга мыши, разрабатываются через Институт исследований мозга Аллена совместно с Allen Mouse Brain Атлас.
Цели проекта [ править ]
Основная цель и девиз всех проектов Института Аллена - «способствовать открытиям». Проект направлен на достижение этой цели и развитие науки несколькими способами. Во-первых, они создают атласы мозга, чтобы лучше понять связи между генами и функционированием мозга. Они нацелены на продвижение исследований и знаний о нейробиологических состояниях, таких как болезнь Паркинсона , Альцгеймера и аутизм.с их картированием экспрессии генов по всему мозгу. Проекты Brain Atlas также следуют девизу «Институт Аллена» с их открытым опубликованием данных и результатов. Эта политика также связана с другой целью института: совместными и междисциплинарными исследованиями. Таким образом, любой ученый из любой области может взглянуть на результаты и учесть их при разработке собственных экспериментов. Также для широкой публики доступно приложение Brain Explorer.
Методы исследования [ править ]
Аллен Институт Мозга науки использует философию проекта на основе своего исследования. Каждый атлас мозга посвящен собственному проекту, в котором участвует собственная группа исследователей. Чтобы заполнить атлас, каждая исследовательская группа собирает и синтезирует снимки мозга, медицинские данные, генетическую информацию и психологические данные. Обладая этой информацией, они могут построить трехмерную биохимическую архитектуру мозга и выяснить, какие белки экспрессируются в определенных частях мозга. Для сбора необходимых данных ученые Института Аллена используют различные методы. Один из методов включает использование посмертного мозга и технологии сканирования мозга, чтобы обнаружить, где в мозге гены включаются и выключаются. Другой метод, называемый гибридизацией in situ, или ISH, используется для просмотра паттернов экспрессии генов как изображений гибридизации in situ.
В Атласах мозга эти трехмерные цифровые изображения и графики ISH показывают в цвете области, в которых экспрессируется данный ген. В Brain Explorer можно искать и выбирать любой ген, в результате чего изображение in situ выглядит легко управляемым и исследуемым способом. Часть создания этой анатомической базы данных экспрессии генов включает в себя согласование данных ISH для каждого гена с трехмерным координатным пространством посредством регистрации со справочным атласом, созданным для проекта. [2]
Вклад в неврологию [ править ]
Различные типы клеток центральной нервной системы происходят из-за различной экспрессии генов . Карта экспрессии генов в головном мозге позволяет исследователям соотносить формы и функции. Атлас мозга Аллена позволяет исследователям просматривать области мозга с различной экспрессией, что позволяет видеть нервные связи по всему мозгу. Просмотр этих путей с помощью различной экспрессии генов, а также методов функциональной визуализации позволяет исследователям коррелировать между экспрессией генов, типами клеток и функцией путей по отношению к поведению или фенотипам.
Несмотря на то, что большинство исследований было проведено на мышах, 90% генов у мышей имеют аналог у людей. Это делает Атлас особенно полезным для моделирования неврологических заболеваний. Паттерны экспрессии генов у нормальных людей обеспечивают стандарт для сравнения и понимания измененных фенотипов. Расширение информации, полученной при заболеваниях мышей, поможет лучше понять неврологические расстройства человека. Атлас может показать, какие гены и конкретные области влияют на неврологические расстройства; Действие гена при заболевании можно оценить в сочетании с общими паттернами экспрессии, и эти данные могут пролить свет на роль конкретного гена в заболевании.
Исследователь мозга [ править ]
Веб-сайт Allen Brain Atlas содержит загружаемый интерактивный трехмерный исследователь мозга. Исследователь - это, по сути, поисковая машина для местоположений экспрессии генов; это особенно полезно при поиске регионов, экспрессирующих похожие гены. С помощью этого приложения пользователи могут очерчивать сети и пути, соединяя области, коэкспрессирующие определенный ген.
Проводник использует многоцветную шкалу и содержит несколько слоев мозга, которые позволяют зрителям видеть различия в плотности и уровне экспрессии. Изображения состоят из множества усредненных образцов, поэтому их можно использовать при сравнении с людьми с аномально низкой экспрессией генов.
Атласы [ править ]
Мышиный мозг [ править ]
Атлас мозга мышей Аллена - это всеобъемлющая карта мозга взрослых мышей, которая показывает, где экспрессируется каждый ген. [3] Атлас мозга мыши был первоначальным проектом Атласа мозга Аллена и был завершен в 2006 году. Цель атласа - помочь в развитии исследований в области нейробиологии. Проект надеется, что он позволит ученым лучше понять болезни и расстройства мозга, такие как аутизм и депрессия . [1]
Человеческий мозг [ править ]
Атлас человеческого мозга Аллена был обнародован в мае 2010 года. Это была первая анатомически и геномически исчерпывающая трехмерная карта человеческого мозга. [4] Атлас был создан для расширения исследований во многих областях нейробиологии, включая нейрофармакологию, визуализацию человеческого мозга, генетику человека, нейроанатомию, геномику и многое другое. Атлас также направлен на дальнейшие исследования психических расстройств и травм головного мозга, таких как болезнь Альцгеймера , аутизм, шизофрения и наркомания .
Развитие мозга мыши [ править ]
Атлас мозга мышей Allen Developing Mouse Atlas - это атлас, который отслеживает экспрессию генов на протяжении всего развития мозга мышей C57BL / 6. Проект начался в 2008 году и продолжается в настоящее время. Атлас основан на магнитно-резонансной томографии (МРТ). Он отслеживает рост, белое вещество , взаимосвязь и развитие мозга мышей C57BL / 6 с 12-го дня эмбриона до 80-го постнатального дня. [5] Этот атлас расширяет возможности нейробиологов по изучению того, как загрязнители и генетические мутации влияют на развитие мозг. Таким образом, атлас может быть использован для определения того, какие токсины представляют особую опасность для детей и беременных женщин.
Связь с мозгом мыши [ править ]
Атлас взаимосвязи мозга мыши Аллена был запущен в ноябре 2011 года. [6] В отличие от других атласов Института Аллена, этот атлас сосредоточен на идентификации нейронных цепей, которые управляют поведением и функцией мозга. Эта нейронная схема отвечает за такие функции, как поведение и восприятие. Эта карта позволит ученым глубже понять, как работает мозг и что вызывает заболевания и расстройства мозга, такие как болезнь Паркинсона и депрессия. [7]
Спинной мозг мыши [ править ]
Атлас спинного мозга мышей Аллена, представленный в июле 2008 года, стал первой из когда-либо созданных полногеномных карт спинного мозга мыши. Атлас спинного мозга представляет собой карту полногеномной экспрессии генов в спинном мозге взрослых и молодых черных мышей C57. Первоначальная презентация включала данные для 2000 генов и анатомический справочный раздел. План на будущее включает расширение объема данных примерно до 20 000 генов, охватывающих всю длину спинного мозга.
Атлас спинного мозга призван расширить исследования в области лечения травм спинного мозга, заболеваний и расстройств, таких как болезнь Лу Герига и мышечная атрофия позвоночника. Проект финансировался множеством доноров, включая Исследовательский институт Аллена, Исследовательский фонд парализованных ветеранов Америки , Ассоциацию БАС , Wyeth Research , Страхование PEMCO, Национальное общество рассеянного склероза , Международный фонд исследований позвоночника и многие другие организации, фонды, корпорации. и частные доноры. [8]
См. Также [ править ]
- Список баз данных нейробиологии
- EMAGE , Атлас экспрессии генов для электронных мышей
Ссылки [ править ]
- ^ a b Мехта, Аалок (26 сентября 2006 г.). «Завершен первый в истории мозговой атлас» . National Geographic News .
- ↑ Эд Лейн, «Общегеномный атлас экспрессии генов в мозге взрослой мыши» , Nature , 6 декабря 2006 г.
- ^ "Атлас Мозга Аллена Мыши" . Архивировано из оригинального 21 апреля 2012 года . Проверено 20 апреля 2012 года .
- ^ "Атлас человеческого мозга Аллена, обновленный с помощью комплексной карты генов" . TS-Si. Архивировано из оригинала на 8 августа 2011 года . Проверено 20 апреля 2012 года .
- ^ Хольцман, Дэвид С. (апрель 2011 г.). «Инновационные технологии: МРТ-атлас дебютов развивающегося мозга мыши» . Перспективы гигиены окружающей среды . 119 (4): 165. DOI : 10,1289 / ehp.119-A165 . PMC 3080956 . PMID 21459709 .
- ^ "Атлас Мозга Аллена Мыши" . Архивировано из оригинального 20 сентября 2012 года . Проверено 20 апреля 2012 года .
- ^ «Институт изучения мозга Аллена запускает новый атлас, добавляет новые данные и инструменты к другим» . 14 ноября 2011 . Проверено 20 апреля 2012 года .
- ^ Duyo, D. (сентябрь 2008). «Обнародован Атлас спинного мозга Аллена» . Американская ассоциация медицинских писателей. Архивировано из оригинального 27 февраля 2012 года . Проверено 20 апреля 2012 года .
- Павел К. Ольшевский, «Анализ сети нейрорегуляторов кормления с использованием Атласа AllenBrain», « Нейробиология поведения», 1 января 2009 г.
- Роберт Ли Хотц, «Исследование тайн мозга» The Wall Street Journal, 24 января 2012 г.
- Аллан Джонс, «Атлас мозга Аллена: 5 лет и более», Nature, 2009. doi : 10.1038 / nrn2722 .
Внешние ссылки [ править ]
- Официальный веб-сайт
- Вирджиния Гевин (2005). «Золотой век исследования мозга» . PLOS Биология . 3 (1): e24. DOI : 10.1371 / journal.pbio.0030024 . PMC 544547 . PMID 15660159 .
- «Новый Атлас мозга раскрывает трехмерную карту генов» . ABC News . 26 сентября 2006 г.
