Allen Institute will im Rahmen eines 173-Millionen-Dollar-NIH-Projekts das gesamte menschliche Gehirn abbilden

Das Allen Institute in Seattle wird ein Projekt zur Erstellung eines Atlasses der Zellen des menschlichen Gehirns leiten, das mit 173 Millionen Dollar von den U.S. National Institutes of Health finanziert wird und an das Institut und seine Mitarbeiter vergeben wurde.

Das Fünfjahresprojekt, das am Donnerstag angekündigt wurde, baut auf den früheren Bemühungen des Allen-Instituts auf, die Lage, Identität und Funktion von Zellen im Gehirn zu kartieren. Das Institut hat bereits einen Atlas der Zellen im Mäusegehirn veröffentlicht und vor kurzem an einem großen Projekt mitgewirkt, bei dem eine an der Bewegung beteiligte Hirnregion zwischen Menschen, Mäusen und Affen verglichen wurde.

Das neue Projekt wird solche Analysen auf das gesamte Gehirn von Menschen, Makaken und Marmosetten ausweiten.

“Wir versuchen, die Zelltypen zu definieren und ihre räumliche Organisation lokal in Gewebeschnitten und global im gesamten Gehirn zu kartieren”, so der Projektkoordinator und leitende Forscher Ed Lein von Allen gegenüber GeekWire. An dem Projekt arbeiten Forscher an 17 Einrichtungen in den USA, Europa und Japan mit, die einen Teil der Finanzierung erhalten.

Die Forscher werden repräsentative Zellen aus verschiedenen Hirnregionen isolieren und sie mit Hilfe der Einzelzell-RNA-Sequenzierung analysieren, die nachweist, welche Gene aktiv sind und die Identität der Zellen anzeigt.

Außerdem werden die Wissenschaftler die Zellkarten mithilfe der MRT-Bildgebung mit der Gehirnfunktion in Verbindung bringen. Mit Hilfe dieser Bildgebung können Regionen des Gehirns identifiziert werden, die als Reaktion auf verschiedene Reize aktiv werden. Diese Experimente werden an nicht-menschlichen Primaten und möglicherweise an Menschen durchgeführt, wenn die Forscher freiwillige Hospizteilnehmer finden, die bereit sind, sich untersuchen zu lassen und nach dem Tod Hirngewebe zu spenden.

In kleineren Studien werden die Wissenschaftler auch eine Methode namens Patch-Sequencing anwenden, die Daten über Zellelektrophysiologie, Anatomie und Genaktivität in lebenden Hirnschnitten integriert.

Das Ergebnis wird ein Zelltyp-Referenzset mit standardisierten Namen sein, eine räumliche Karte von Hirnabschnitten, denen Zelltypen zugeordnet sind, und eine Möglichkeit, die Informationen dreidimensional über Datensätze hinweg zu integrieren, so Lein. Das Projekt zielt darauf ab, anhand der Daten einiger weniger Individuen gemeinsame Merkmale von Menschen zu verstehen.

Der Vergleich der Gehirnstruktur des Menschen mit der anderer Tiere wird den Forschern auch helfen zu verstehen, wie die Tierforschung mit den Studien am Menschen zusammenhängt.

“Dieser Atlas wird neue Türen in den Neurowissenschaften und letztlich auch in der Medizin öffnen”, sagte Rui Costa, CEO und Präsident des Allen Institute, in einer Erklärung.

Die Finanzierung wird es dem Allen Institute auch ermöglichen, auf dem primären Kartierungsprojekt mit vier weiteren verwandten Projekten aufzubauen. Die Wissenschaftler werden:

  • Kartierung des Mausgehirns während seiner Entwicklung.
  • Verknüpfung des Gehirnzelltyps mit der Funktion in Regionen des Mäusegehirns, die visuelle Informationen verarbeiten. Die Wissenschaftler werden die Aktivität der Neuronen erfassen, während die Tiere ihre visuelle Umgebung wahrnehmen und darauf reagieren.
  • Schaffung einer öffentlichen webbasierten Wissensplattform, um die Entdeckungen zu präsentieren.
  • Aufbau eines Informations- und Koordinationszentrums für die NIH-Gehirnkartierungsforschung.