Лекция Виктора Тарабыкина посвящена методу обратной генетики и его детальному применению для изучения формирования коры головного мозга у мышей.

В центре внимания исследователей находятся важные транскрипционные факторы SATB2 и CTIP2, которые играют ключевую роль в развитии мозолистого тела и кортикоспинального тракта.

Гены SATB2 и CTIP2 экспрессируются взаимоисключающим образом примерно в 95 процентах нейронов коры. Инактивация гена SATB2 приводит к тому, что нейроны верхних слоев коры меняют направление своих аксонов и начинают экспрессировать ген CTIP2.

Для анализа таких сложных процессов в лаборатории активно используется метод электропорации in utero на развивающихся эмбрионах мышей.

Концепция генетического спасения позволяет проверять взаимозависимость генов путем создания двойных нокаутов для восстановления утраченных функций.

Особое место в лекции занимают многолетние исследования транскрипционного фактора NAR1, который также известен под названием NR4A2. Этот фактор ранее связывали с формированием дофаминергических нейронов субстанции нигра и такими патологиями, как болезни Паркинсона и Альцгеймера.

Длительный пятнадцатилетний поиск фенотипа увенчался успехом и показал, что NAR1 критически важен для правильного развития клауструма. Клауструм представляет собой уникальную структуру мозга, которую известный ученый Фрэнсис Крик считал возможным центром сознания.

Данная структура отличается рекордной связанностью с другими областями мозга и участвует в процессах внимания, принятия решений и оценки значимости стимулов. У мышей с нокаутом NAR1 клетки, которые должны формировать клауструм, ошибочно мигрируют и становятся частью инсулярной коры.

Было установлено, что этот дефект непосредственно связан с нарушением GPCR-сигналинга, который в норме тормозит миграцию этих клеток.

Поведенческие тесты демонстрируют, что подобные структурные изменения вызывают у мутантных мышей бесстрашие и растормаживание исследовательской активности.

Функциональная магнитно-резонансная томография дополнительно выявила снижение связности между клауструмом, амигдалой и передней поясной корой.

Секвенирование РНК единичных клеток подтвердило, что клаустральные клетки при нокауте приобретают транскрипционный профиль инсулярной коры.

Метод генетического спасения путем восстановления экспрессии белков нарушенного каскада в мутантных клетках убедительно подтвердил предложенный молекулярный механизм.

Все указанные генетические процессы демонстрируют сложную иерархию регуляторных сетей в развивающемся мозге млекопитающих.

Полученные данные открывают новые перспективы для понимания архитектуры коры головного мозга и природы когнитивных нарушений.

#нейробайкал