Было обнаружено, что иммунные клетки защищают мозг от травм и инфекций, а также имеют решающее значение в развитии мозга, способствуя правильному подключению цепей. Однако они, судя по всему, играют определенную роль в возникновении некоторых болезней, например, Альцгеймера.
Оказалось, что микроглии не монолитны. Они могут обладать разными особенностями, и в отличие от нейронов мозга, постоянно меняются. Тим Хэммонд, доктор философии и невролог из лаборатории Стивенсона в Бостонской детской больнице, опубликовал свое амбициозное исследование, которое, возможно, является самой глубокой научной работой о микроглии, когда-либо проводившейся в мире. Опубликованные на прошлой неделе в журнале Immunity результаты открывают совершенно новую главу в исследовании мозга.
«До сегодняшнего дня мы не имели возможности для классификации микроглии. Мы могли только показать, насколько разветвленными и плотными они выглядят под микроскопом. Однако нам хотелось понять, что именно она делает и как “думает”», – отметил Хэммонд.
Длительное наблюдение за микроглией
Начав с мышей, Хэммонд и его коллеги секвенировали РНК из более чем 76 000 отдельных микроглий, чтобы увидеть, какие в них входят гены, используя метод, известный как «Drop-seq» и разработанный в лаборатории Маккэрролла. Клетки были отобраны со всех участков мозга и на протяжении всей жизни животных (начиная с рождения), а также после серьезных черепно-мозговых травм.Генетические «сигнатуры» позволили Хэммонду классифицировать микроглию как минимум по девяти различным группам, включая некоторые типы, которые ранее считались неизвестными. Часть из них возникали только на стадии эмбриона или новорожденного, а другие – лишь после травмы.
«Сигнатуры также частично раскрыли информацию о том, что именно делают данные клетки. Если мы заметим микроглию в болезни, то сможем, к примеру, разобраться в том, способствует ли она заболеванию или пытается восстановить мозг. Мы считаем, что это поможет нам выявить новые роли микроглии, которые ранее были нам неизвестны», – заявляет специалист.
Отображение микроглии
Затем Хэммонд сделал следующий шаг. Он наложил классификацию на карту мозга, чтобы увидеть, как различные разновидности микроглии распределены в пространстве.Это позволило получить несколько интересных шаблонов. Одна группа микроглии, к примеру, располагалась в основном неподалеку от развивающегося белого мозгового вещества. Это говорит о том, что они могут быть вовлечены в миелинизацию – процесс, в котором нервные волокна получают изоляционный слой, помогающий им переносить сигналы на большие расстояния.
«Мы не видили эти микроглии в любой другой момент времени или области мозга. Мы думаем, что они играют какую-то важную роль в формировании белого вещества и в том, как аксоны соединяются с различными частями мозга», – добавляет Хэммонд.
В болезни и в здравии
Еще одна крошечная, но важная группа микроглии была выявлена во время заболевания. Ученые обнаружили ее сначала у мыши, которая имитировала рассеянный склероз (связан с отсутствием миелинизации), а потом в мозговой ткани, полученной у пациентов с РС.«Эти микроглии сильно воспалены по сравнению с их обычными вариантами. Речь может идти о патологическом подмножестве, которое мы обычно не видим, но поскольку нам удалось секвенировать так много микроглий, мы все же обнаружили эту группу», – сообщил Хэммонд.
В целом, наибольшее разнообразие микроглии наблюдается на ранних и поздних стадиях развития мозга, а также во время его заболевания. Исследователи считают, что эти отдельные группы могут пролить свет на работу клеток и их реакцию на локальные сигналы.
Целенаправленная терапия?
Вся эта информация должна помочь ученым разобраться в том, какие микроглии «хорошие», а какие «плохие». Особенно тщательно должна быть изучена так называемая активированная микроглия, которая появляется после травмы головного мозга и при таких заболеваниях как аутизм и болезнь Альцгеймера. Это может помочь в разработке лекарств, направленных на развитие полезных групп микроглии и блокировку вредных подмножеств.«Работа Тима может значительно повлиять на разработку новых биомаркеров микроглии и инструментов, которые могут быть использованы в будущем для отслеживания, идентификации и манипулирования конкретными субпопуляциями, как для улучшения здоровья, так и для борьбы с болезнями», – отмечает Бет Стивенс, доктор философии и соавтор статьи.