Allen Brain Atlas - Allen Brain Atlas

De Allen Mus og menneskelige hjerne Atlas er prosjekter innenfor Allen Institute for Brain Science som søker å kombinere genomikk med nevroanatomi ved å opprette genuttrykk kart for mus og menneskelige hjerne . De ble igangsatt i september 2003 med en donasjon på 100 millioner dollar fra Paul G. Allen og det første atlaset ble offentliggjort i september 2006. Fra mai 2012 har det blitt publisert syv hjerneatlas : Mouse Brain Atlas, Human Brain Atlas, Developing Mouse Brain Atlas , Utvikling av Human Brain Atlas, Mouse Connectivity Atlas, Non-Human Primate Atlas og Mouse Spinal Cord Atlas. Det er også tre relaterte prosjekter med databanker: Glioblastoma, musemangfold og søvn. Det er håpet fra Allen Institute at funnene deres vil hjelpe til med å fremme ulike vitenskapsområder, spesielt de som omhandler forståelsen av nevrobiologiske sykdommer. Atlasene er gratis og tilgjengelig for offentlig bruk online.

Historie

I 2001 samlet Paul Allen en gruppe forskere, inkludert James Watson og Steven Pinker , for å diskutere fremtiden for nevrovitenskap og hva som kan gjøres for å forbedre nevrovitenskapelig forskning (Jones 2009). Under disse møtene foreslo David Anderson fra California Institute of Technology ideen om at et tredimensjonalt atlas for genuttrykk i musens hjerne ville være til stor nytte for nevrovitenskapssamfunnet. Prosjektet ble satt i gang i 2003 med en donasjon på 100 millioner dollar av Allen gjennom Allen Institute for Brain Science . Prosjektet brukte en teknikk for å kartlegge genuttrykk utviklet av Gregor Eichele og kolleger ved Max Planck Institute for Biophysical Chemistry i Goettingen, Tyskland. Teknikken bruker kolorimetrisk in situ hybridisering for å kartlegge genuttrykk. Prosjektet satte et 3-årig mål om å fullføre prosjektet og gjøre det tilgjengelig for allmennheten.

En første utgivelse av det første atlaset, musens hjerne -atlas, skjedde i desember 2004. Deretter ble flere data for dette atlaset utgitt i etapper. Det endelige genom-omfattende datasettet ble utgitt i september 2006. Imidlertid var den endelige utgivelsen av atlaset ikke slutten på prosjektet; Atlas blir fortsatt forbedret. Andre prosjekter, inkludert menneskelig hjerne-atlas, utvikling av musehjerne, utvikling av menneskelig hjerne, museforbindelse, ikke-menneskelig primatatlas og ryggmargsatlas for mus, utvikles også gjennom Allen Institute for Brain Science i forbindelse med Allen Mouse Brain Atlas.

Mål for prosjektet

Image
Allen Institute for Brain Science

Det overordnede målet og mottoet for alle Allen Institute -prosjekter er "drivstoff til funn". Prosjektet streber etter å oppfylle dette målet og fremme vitenskapen på noen få måter. For det første lager de hjerneatlas for bedre å forstå sammenhengen mellom gener og hjernefunksjon. De tar sikte på å fremme forskning og kunnskap om nevrobiologiske tilstander som Parkinsons , Alzheimers og autisme med deres kartlegging av genuttrykk i hele hjernen. Brain Atlas -prosjektene følger også mottoet "Allen Institute" med deres åpne utgivelse av data og funn. Denne politikken er også knyttet til et annet mål for instituttet: samarbeidende og tverrfaglig forskning. Således er enhver forsker fra enhver disiplin i stand til å se på funnene og ta hensyn til dem mens de designer sine egne eksperimenter. Brain Explorer -applikasjonen er også tilgjengelig for publikum.

Forskningsteknikker

Den Allen Institute for Brain Science bruker en prosjektbasert filosofi for sin forskning. Hvert hjerneatlas fokuserer på sitt eget prosjekt, som består av sitt eget team av forskere. For å fullføre et atlas, samler og syntetiserer hvert forskerteam hjerneskanninger, medisinske data, genetisk informasjon og psykologiske data. Med denne informasjonen er de i stand til å konstruere den 3D-biokjemiske arkitekturen i hjernen og finne ut hvilke proteiner som uttrykkes i visse deler av hjernen. For å samle de nødvendige dataene bruker forskere ved Allen Institute forskjellige teknikker. En teknikk innebærer bruk av hjernene etter døden og hjerneskanningsteknologi for å oppdage hvor i hjernen genene slås på og av. En annen teknikk, kalt in situ hybridisering , eller ISH, brukes til å se genuttrykksmønstre som in situ hybridiseringsbilder.

Innen hjerneatlasene avslører disse 3-D ISH digitale bildene og grafer, i farger, regionene der et gitt gen uttrykkes. I Brain Explorer kan et hvilket som helst gen søkes etter og velges, noe som resulterer i at in situ -bildet fremstår som en lett manipulert og utforsket måte. En del av etableringen av denne anatomisentrerte databasen for genuttrykk, inkluderer justering av ISH-data for hvert gen med et tredimensjonalt koordinatrom gjennom registrering med et referanseatlas opprettet for prosjektet.

Bidrag til nevrovitenskap

De forskjellige celletyper i sentralnervesystemet stammer fra varierende genuttrykk . Et kart over genuttrykk i hjernen lar forskere korrelere former og funksjoner. Allen Brain Atlas lar forskere se områdene med forskjellige uttrykk i hjernen som muliggjør visning av nevrale forbindelser i hele hjernen. Å se disse veiene gjennom forskjellige genuttrykk så vel som funksjonelle avbildningsteknikker tillater forskere å korrelere mellom genuttrykk, celletyper og veifunksjon i forhold til atferd eller fenotyper.

Selv om mesteparten av forskningen er gjort på mus, har 90% av genene hos mus en motpart hos mennesker. Dette gjør Atlas spesielt nyttig for modellering av nevrologiske sykdommer. Genuttrykksmønstrene hos normale individer gir en standard for sammenligning og forståelse av endrede fenotyper. Å utvide informasjon som er lært fra musesykdommer, vil bidra til bedre forståelse av menneskelige nevrologiske lidelser. Atlaset kan vise hvilke gener og bestemte områder som påvirkes ved nevrologiske lidelser; virkningen av et gen i en sykdom kan evalueres i forbindelse med generelle uttrykksmønstre, og disse dataene kan kaste lys over det bestemte genets rolle i lidelsen.

Brain explorer

Allen Brain Atlas nettsted inneholder en nedlastbar 3D-interaktiv Brain explorer. Utforskeren er i hovedsak en søkemotor for lokalisering av genuttrykk; Dette er spesielt nyttig for å finne regioner som uttrykker lignende gener. Brukere kan avgrense nettverk og veier ved å bruke denne applikasjonen ved å koble regioner som co-uttrykker et bestemt gen. Utforskeren bruker en flerfarget skala og inneholder flere plan i hjernen som lar seerne se forskjeller i tetthet og uttrykksnivå. Bildene er en sammensetning av mange gjennomsnittlige prøver, så det er nyttig når du sammenligner med personer med unormalt lav genuttrykk.

Atlaser

Musens hjerne

Allen Mouse Brain Atlas er et omfattende genomomfattende kart over den voksne musens hjerne som avslører hvor hvert gen uttrykkes. Mushjerneatlaset var det opprinnelige prosjektet til Allen Brain Atlas og ble ferdigstilt i 2006. Formålet med atlaset er å hjelpe til med utvikling av nevrovitenskapelig forskning. Håpet med prosjektet er at det vil tillate forskere å få en bedre forståelse av hjernesykdommer og lidelser som autisme og depresjon .

Menneskehjerne

Allen Human Brain Atlas ble offentliggjort i mai 2010. Det var det første anatomisk og genomisk omfattende tredimensjonale menneskelige hjernekartet. Atlaset ble opprettet for å forbedre forskningen innen mange nevrovitenskapelige forskningsområder, inkludert nevrofarmakologi, avbildning av menneskelig hjerne, menneskelig genetikk, nevroanatomi, genomikk og mer. Atlaset er også rettet mot å fremme forskning på psykiske lidelser og hjerneskader som Alzheimers sykdom , autisme, schizofreni og stoffmisbruk .

Utvikler musens hjerne

Allen Developing Mouse Brain Atlas er et atlas som sporer genuttrykk gjennom utviklingen av en C57BL/6 mushjerne. Prosjektet startet i 2008 og pågår for tiden. Atlaset er basert på magnetisk resonansavbildning (MR). Den sporer vekst, hvit substans , tilkobling og utvikling av C57BL/6 -musens hjerne fra embryonale dag 12 til postnatal dag 80. Dette atlaset forbedrer nevrovitenskapsmannens evne til å studere hvordan forurensninger og genetiske mutasjoner påvirker hjernens utvikling. Dermed kan atlaset brukes til å bestemme hvilke giftstoffer som utgjør spesielle trusler mot barn og gravide mødre.

Tilkobling av musens hjerne

Allen Mouse Brain Connectivity Atlas ble lansert i november 2011. I motsetning til andre atlas fra Allen Institute, fokuserer dette atlaset på identifisering av nevrale kretser som styrer atferd og hjernefunksjon. Denne nevrale kretsen er ansvarlig for funksjoner som atferd og persepsjon. Dette kartet vil tillate forskere å forstå hvordan hjernen fungerer og hva som forårsaker hjernesykdommer og lidelser, for eksempel Parkinsons sykdom og depresjon.

Mus Ryggmargen

Allen Mouse Spinal Cord Atlas ble avduket i juli 2008 og var det første genomet som dekker hele ryggmargen til mus som noen gang er konstruert. Ryggmargen atlas er et kart over genombredt genuttrykk i ryggmargen til voksne og unge C57 sorte mus. Den første avsløringen inkluderte data for 2000 gener og en anatomisk referanseseksjon. En plan for fremtiden inkluderer å utvide datamengden til omtrent 20 000 gener som strekker seg over hele lengden på ryggmargen.

Målet med ryggmargsatlaset er å forbedre forskningen innen behandling av ryggmargsskade, sykdommer og lidelser som Lou Gehrigs sykdommer og ryggmargsatrofi. Prosjektet ble finansiert av en rekke donorer, inkludert Allen Research Institute, Paralyzed Veterans of America Research Foundation, ALS Association , Wyeth Research , PEMCO Insurance, National Multiple Sclerosis Society , International Spinal Research Trust og mange andre organisasjoner, stiftelser, bedrifter og private givere.

Se også

Referanser

Eksterne linker