Команда исследователей из Калифорнийского университета, Сан-Диего и Института Пастера в Париже разработала новый способ описания зависимого от времени развития мозга на основе когерентно-генных групп (CGG) и транскрипционных факторов (TF) иерархия. Выводы могут привести к появлению новых образцов лекарств для психических расстройств, таких как расстройства аутистического спектра (ASD) и шизофрения.
В статье, опубликованной 22 ноября в качестве первой в мире публикации в журнале Genes, Brain and Behavior, исследователи определили иерархическое дерево сетей CGG-TF, которое определяет образцы генов, выраженных во время развития мозга, и обнаружили, что некоторые «основные транскрипции факторы “на верхнем уровне иерархии регулировали экспрессию значительного числа групп генов.
Вместо того, чтобы придерживаться подхода, заключающегося в том, что один ген создает единый ответ, исследователи использовали современные методы анализа данных вместе с суперкомпьютером Gordon в суперкомпьютерном центре Сан-Диего (SDSC) университета, чтобы определить CGG, ответственные за развитие мозга, которые могут быть затронуты для лечения психических расстройств. Команда обнаружила, что эти группы генов действуют сообща, чтобы посылать сигналы на разных уровнях иерархии другим группам генов, которые контролируют общие и более специфические (в зависимости от уровня) события в развитии структуры мозга.
«Мы предложили новую, хотя и все еще гипотетическую, стратегию разработки лекарств, основанную на этой иерархической сети ТФ, которая может проложить путь для новой категории фармакологических агентов, которые могут быть использованы для блокирования пути в критический момент развития мозга как эффективный способ лечения и даже предотвращения психических расстройств, таких как ASD и шизофрения », – сказал ведущий автор Игорь Цигельный, научный сотрудник SDSC, а также UC San Diego Moores Cancer Center и отдел нейронаук. «В более широких масштабах эти результаты могут изменить парадигму разработки лекарств».
Используя образцы, взятые из трех разных областей мозга крыс, исследователи использовали сервер Gordon и SDSC BiologicalNetworks для проведения многочисленных уровней анализа, начиная с обработки данных микрочипов и группировки SOM (самоорганизующихся карт), прежде чем определять, какие генные зоны были связаны со значительными изменениями в развитии и нарушениями головного мозга.
Затем исследователи провели анализ этапов развития и быстрых сравнений между развитием крыс и мозга человека в дополнение к анализу путей и функциональному и иерархическому анализу сети. Затем группа проанализировала специфические взаимодействия с генами-TF с акцентом на неврологические расстройства, прежде чем исследовать дальнейшие направления проектирования лекарств на основе анализа иерархических сетей.
Сотрудниками Цигельного были Валентина Коузенцова (SDSC и Moores), Михаил Байталук (SDSC); и Жан-Пьер Менукс, с Институтом Пастера, в Париже, Франция. Changeux также является выдающимся приглашенным профессором Skaggs в области фармакологии в Калифорнийском университете в Сан-Диего (2008) и членом иностранного факультета в Институте Кавли в Калифорнийском университете им. Сан-Диего для мозга и разума. В дополнение к SDSC и его вычислительным ресурсам поддержка исследовательского документа под названием «Иерархическая модель когерентных генов-групп для развития мозга» была предоставлена грантом # GM084881 Национального института здравоохранения для Baitaluk.