22 de Setembro de 2022
A maior doação na história do Salk estabelece o novo Center for Multiomic Human Brain Cell Atlas para detalhar as muitas células individuais que compõem o cérebro humano - suas características moleculares, onde são encontradas e como elas mudam com a idade
A maior doação na história do Salk estabelece o novo Center for Multiomic Human Brain Cell Atlas para detalhar as muitas células individuais que compõem o cérebro humano - suas características moleculares, onde são encontradas e como mudam com a idade
LA JOLLA — Com uma doação de US$ 126 milhões por cinco anos dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH), uma equipe liderada por cientistas do Instituto Salk lançou um novo Centro para Multiomic Human Brain Cell Atlas. Parte do NIH Pesquisa do cérebro por meio do avanço de neurotecnologias inovadoras® (BRAIN) Iniciativa, o projeto visa descrever as células que compõem o cérebro humano em detalhes moleculares sem precedentes, classificar as células cerebrais em subtipos mais precisos e identificar a localização de cada célula no cérebro. Além disso, a equipe acompanhará como esses recursos mudam desde o início até o final da vida.
O objetivo é entender melhor como os cérebros humanos neurotípicos funcionam e envelhecem. O projeto também estabelecerá uma linha de base com a qual os cientistas poderão comparar cérebros com condições neurológicas ou psiquiátricas, como a doença de Alzheimer, autismo, depressão e lesões cerebrais traumáticas.
“O mapa cerebral que desenvolvemos pode ajudar a apontar os pesquisadores de doenças na direção certa – por exemplo, poderíamos dizer 'Essa é a região do genoma, naquele subconjunto específico de neurônios, naquela parte do cérebro, onde um evento molecular dá errado para causar essa doença'”, diz o líder do centro, professor José Ecker, diretor do Laboratório de Análise Genômica do Salk e pesquisador do Howard Hughes Medical Institute. “E, finalmente, essa informação pode nos ajudar a projetar terapias genéticas que visam apenas as populações de células onde o tratamento é necessário – entregando os genes certos no lugar certo na hora certa”.
Além de Ecker, o Center for Multiomic Human Brain Cell Atlas inclui Margarita Behrens, professor pesquisador na Salk, Bing Ren na UC San Diego, Xiangmin Xu na UC Irvine e Ting Wang na Washington University em St. Louis.
Salk receberá aproximadamente US$ 77 milhões do financiamento do centro, tornando-se a maior doação individual que o Instituto recebeu em seus 62 anos de história.
Beginnings
O Center for Multiomic Human Brain Cell Atlas, parte da nova BRAIN Initiative Cell Atlas Network do NIH, baseia-se em um esforço de cinco anos para mapear o cérebro do camundongo, um projeto conhecido como BRAIN Initiative Cell Census Network. Uma edição especial de Natureza publicado em outubro 2021 descreveu os resultados desse esforço, incluindo como diferentes tipos de células são organizados e conectados em todo o cérebro do camundongo.
“Semelhante à maneira como aprendemos sobre viagens espaciais em viagens curtas à lua, o projeto de mapeamento do cérebro do camundongo nos ensinou muito sobre como abordar um cérebro muito maior e os tipos de informações genômicas de que precisaríamos para poder mapear verdadeiramente o cérebro humano”, diz Behrens. “Este projeto é um exemplo de como o trabalho em equipe pode ser frutífero na ciência – esses tipos de projetos não podem ser realizados em um único laboratório.”
Mapeando o cérebro humano
No Center for Multiomic Human Brain Cell Atlas, os pesquisadores examinarão 1,500 amostras cerebrais (30 cérebros humanos com idade variando, 50 regiões cada). O centro está preocupado principalmente com a epigenética – os eventos moleculares que influenciam se os genes são “ligados” ou “desligados” em um determinado tipo de célula ou em um determinado momento – em vez de sequências genéticas de cada célula. O centro também levará em consideração quais células vivem onde. A localização é importante porque as células conversam entre si, diz Ecker.
Os membros da equipe da UC Irvine gerenciarão principalmente a aquisição de amostras cerebrais. Os cientistas da Salk isolarão cada núcleo de cada célula individual em cada região e registrarão detalhes moleculares, como a arquitetura da cromatina e a metilação do DNA (ou seja, a estrutura 3D dos cromossomos e como eles são modificados com etiquetas químicas). Na UC San Diego, o laboratório de Ren examinará as modificações da cromatina e a expressão gênica.
“Essencialmente, queremos pegar milhões, até centenas de milhões de células cerebrais, aprender tudo o que pudermos sobre sua epigenética e como sua cromatina é organizada e projetá-las em um contexto espacial para que possamos ver onde essas células vivem e entender como todas elas as células em qualquer região do cérebro são organizadas e em qualquer idade”, diz Ecker, que também ocupa a cadeira do Conselho Internacional Salk em Genética.
“No momento, quase não temos dados como esse para o cérebro humano.”
Tecnologia e dados
Normalmente, quando os pesquisadores estudam uma única célula, a célula é removida do resto do cérebro, o que limita as conclusões que podem ser tiradas. Para superar isso, a equipe de Ecker usará uma técnica mais recente chamada transcriptômica espacial para distinguir as células por seus dados genéticos e usar essas informações para mapear as células de volta aos seus locais originais.
Muitas das outras técnicas que a equipe aplicará foram desenvolvidas pelos próprios pesquisadores. Por exemplo, a equipe de Ecker passou cinco anos desenvolvendo snmCATseq, uma tecnologia que analisa simultaneamente o DNA, o RNA e a cromatina aberta de uma única célula.
Ecker estima que seu laboratório sozinho gerará 11 petabytes de dados brutos durante o projeto - o equivalente a 171,875 pen drives (64 GB cada) - ressaltando a experiência e os recursos do centro em biologia computacional, armazenamento e análise de dados. Os membros da equipe da Universidade de Washington serão responsáveis pelo gerenciamento e integração de dados.
“Com o anúncio dos prêmios BICAN, estamos fazendo uma transição empolgante no programa geral de censo de células da BRAIN Initiative, que começou em 2014”, disse John Ngai, diretor da NIH BRAIN Initiative. “Esses prêmios permitirão aos pesquisadores explorar as características multifacetadas dos mais de 200 bilhões de neurônios e células não neuronais no cérebro humano em detalhes e escala sem precedentes - um feito em tecnologias avançadas e colaboração em pesquisa entre equipes que revelará novos paradigmas para compreensão de como alterações patológicas em grupos específicos de células cerebrais podem causar distúrbios neurológicos e neuropsiquiátricos.
Sobre a Iniciativa NIH BRAIN:
O NIH Pesquisa sobre o cérebro através do avanço de neurotecnologias inovadoras (BRAIN) Initiative é um esforço em larga escala que busca aprofundar a compreensão do funcionamento interno da mente humana e melhorar a forma como tratamos, prevenimos e curamos distúrbios do cérebro. Desde seu financiamento inicial em 2014, a Iniciativa BRAIN concedeu mais de US$ 2.4 bilhões em prêmios de pesquisa. A rede BRAIN Cell Census (mapa do cérebro do mouse) e a rede BRAIN Cell Atlas (mapa do cérebro humano) são subconjuntos da Iniciativa BRAIN.
Sobre o Salk Institute for Biological Studies:
Cada cura tem um ponto de partida. O Salk Institute incorpora a missão de Jonas Salk de ousar transformar sonhos em realidade. Seus cientistas internacionalmente renomados e premiados exploram os próprios fundamentos da vida, buscando novos entendimentos em neurociência, genética, imunologia, biologia vegetal e muito mais. O Instituto é uma organização independente sem fins lucrativos e um marco arquitetônico: pequeno por opção, íntimo por natureza e destemido diante de qualquer desafio. Seja câncer ou Alzheimer, envelhecimento ou diabetes, Salk é onde começam as curas. Saiba mais em: salk.edu.
Escritório de Comunicações
Tel: (858) 453-4100
press@salk.edu
