Составление эпигеномики клеток головного мозга для выявления причин психических расстройств

В откровенном интервью Genomic Press, опубликованном сегодня в журнале Genomic Psychiatry, доктор Мария Маргарита Беренс рассказывает о необычном научном путешествии, которое пролегло через четыре страны и множество дисциплин, прежде чем прийти к фундаментальным вопросам о том, как развивается мозг и что происходит при психических расстройствах. Ее работа сейчас находится в авангарде международных усилий по расшифровке молекулярных сигнатур, которые определяют каждый тип клеток в человеческом мозге.

Доктор. Беренс работает преподавателем в лаборатории вычислительной нейробиологии Института биологических исследований Солка и занимает должность адъюнкт-профессора психиатрии в Калифорнийском университете в Сан-Диего. В качестве главного исследователя сети клеточных атласов инициативы BRAIN Национального института здравоохранения она вносит свой вклад в создание всеобъемлющих эпигеномных атласов отдельных клеток, которые исследователи во всем мире будут использовать в течение десятилетий.

Искра зажглась в психиатрическом отделении

Путь к нейробиологии был далеко не прямым. Доктор Беренс родился в Монтевидео, Уругвай, и вырос в Сантьяго, Чили. Первоначально он мечтал стать архитектором. Третья из шести дочерей, она даже поступила в подготовительную архитектурную школу в Уругвае после трагической гибели ее отца в автокатастрофе. Однако оба родителя были учеными, и это интеллектуальное наследие в сочетании с неуемным любопытством в конечном итоге привело ее к биохимии.

Что превратило биохимика в исследователя мозга? Ответ пришел благодаря неожиданной встрече. Слушая пациентов в психиатрическом отделении, доктор Беренс обнаружила, что ее поглощают вопросы о биологических основах восприятия и реальности. Почему эти люди не могли воспринимать мир так, как это делали другие? Этот вопрос стал компасом, указывающим на десятилетия исследований нейронных механизмов, лежащих в основе психических заболеваний.

Трансконтинентальное научное образование

Ее обучение охватывало континенты способами, которые кажутся почти намеренно окольными. Магистерская диссертация по развитию водных грибов в Университете Сан-Паулу в Бразилии. Докторская диссертация о генетических сетях, регулирующих метаболизм сахара у дрожжей, в Университете Автономы в Мадриде. Постдокторская работа по развитию артемии, также в Испании. Ни один из этих субъектов не был отдаленно связан с мозгом.

Тем не менее, за эти годы доктор Беренс освоила методы и аналитические основы, которые оказались важными, когда она, наконец, обратилась к нейробиологии. Это интервью иллюстрирует тип преобразующего научного дискурса, который наблюдается в портфолио журналов открытого доступа Genomic Press (https://genomicpress.kglmeridian.com/), где нетрадиционные карьерные траектории часто освещают неожиданные связи между областями.

Ее переход произошел в Медицинской школе Вашингтонского университета в Сент-Луисе, где она работала с доктором Деннисом Чой на кафедре неврологии. Шесть лет интенсивных исследований позволили ее знаниям в области биохимии и молекулярной биологии слиться с нейрофармакологией. Она узнала, на какие вопросы можно ответить, используя нейроны, выращенные в культуре, а какие требуют изучения мозга как неповрежденного органа.

Открытие кетамина

Основное наблюдение появилось во время ее изучения старения мозга в Калифорнийском университете в Сан-Диего. Влияние кетамина на стареющий мозг привело к исследованиям, которые дали удивительные результаты. Явления, наблюдаемые в культивируемых нейронах, трансформировались в неожиданные механизмы у живых животных. Результаты были опубликованы в журнале Science и открыли двери Институту Солка, сначала в лаборатории доктора Терренса Сейновски, а затем в качестве независимого учёного.

Может ли воздействие кетамина на тормозные нейроны объяснить некоторые из его замечательных свойств как быстродействующего антидепрессанта? И что это может рассказать о фундаментальной организации нейронных цепей? Эти вопросы связали ее фармакологические наблюдения с более глубокими загадками развития мозга.

Картирование каждой клетки мозга

Публикация, полученная в ожидании решения о гранте, перенаправила доктора Беренс от фармакологии кетамина к эпигеномике развития, положив начало давнему и плодотворному сотрудничеству с докторами Джозефом Экером и Бинг Рен. Сегодня ее лаборатория исследует, как формируются нейронные цепи в префронтальной коре головного мозга в перинатальный период и может ли материнская среда влиять на развитие мозга посредством эпигеномных модификаций.

Работа имеет глубокие последствия для понимания нарушений нервного развития и нервно-психических расстройств. Когда программа развития отклоняется от намеченной траектории? Какие молекулярные события во время критических окон создают основу для состояний, которые могут не проявляться до подросткового или взрослого возраста?

Через сеть атласов клеток BRAIN Initiative, доктор