Une équipe de recherche multi-instituts dirigée par BGI-Research a utilisé la technologie BGI Stereo-seq pour construire le premier atlas cellulaire spatio-temporel au monde du développement et de la régénération du cerveau de l'axolotl (Ambystoma mexicanum), révélant comment une lésion cérébrale peut se guérir. L'étude a été publiée en couverture dans le dernier numéro de Science .

L'équipe de recherche a analysé le développement et la régénération du cerveau de la salamandre, identifié les principaux sous-ensembles de cellules souches neurales dans le processus de régénération du cerveau de la salamandre et décrit la reconstruction des neurones endommagés par ces sous-ensembles de cellules souches. Dans le même temps, l'équipe a également découvert que la régénération et le développement du cerveau présentaient certaines similitudes, fournissant une assistance pour la structure et le développement cognitifs du cerveau, tout en offrant de nouvelles orientations pour la recherche en médecine régénérative et le traitement du système nerveux.

Contrairement aux mammifères, certains vertébrés ont la capacité de régénérer plusieurs organes, y compris des parties du système nerveux central. Parmi eux, l'axolotl peut non seulement régénérer des organes tels que les membres, la queue, les yeux, la peau et le foie, mais aussi le cerveau. L'axolotl est évolutivement avancé par rapport à d'autres téléostéens, tels que le poisson zèbre, et son cerveau présente une plus grande similitude avec la structure cérébrale des mammifères. Par conséquent, cette étude a utilisé l'axolotl comme organisme modèle idéal pour la recherche sur la régénération du cerveau.

Des recherches antérieures n'ont que partiellement caractérisé les cellules et les voies impliquées dans la régénération du cerveau. Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé la technologie Stereo-seq de BGI pour créer une carte spatio-temporelle à résolution unicellulaire du développement du cerveau de la salamandre sur six périodes de développement importantes, montrant les caractéristiques moléculaires de divers neurones et les changements dynamiques de la distribution spatiale. Les chercheurs ont découvert que les sous-types de cellules souches neurales situés dans la région de la zone ventriculaire au stade précoce du développement sont difficiles à distinguer, mais ont commencé à se spécialiser avec des caractéristiques régionales spatiales dès le stade de l'adolescence. Cette découverte suggère que différents sous-types peuvent entreprendre différentes fonctions lors de la régénération.

En échantillonnant le cerveau à sept moments (2, 5, 10, 15, 20, 30 et 60 jours) suite à une lésion de la zone corticale du cerveau de la salamandre, les chercheurs ont pu analyser la régénération cellulaire.

Au stade précoce de la blessure, de nouveaux sous-types de cellules souches neurales ont commencé à apparaître dans la zone de la plaie et des connexions tissulaires partielles sont apparues dans la zone lésée au jour 15. Aux jours 20 et 30, les chercheurs ont observé que la plaie avait été remplie de nouveaux tissus. , mais la composition cellulaire était significativement différente de la zone non lésée. Au jour 60, les types de cellules et leur distribution étaient revenus au même état que la zone non blessée.

En comparant le changement moléculaire au cours du développement et de la régénération du cerveau de la salamandre, les chercheurs ont découvert que le processus de formation des neurones est très similaire au cours du développement et de la régénération. Ce résultat indique qu'une lésion cérébrale peut induire une transformation inverse des cellules souches neurales en un état de développement précoce pour initier le processus de régénération.

"En utilisant l'axolotl comme organisme modèle, nous avons identifié des types de cellules clés dans le processus de régénération du cerveau. Cette découverte fournira de nouvelles idées et de nouvelles orientations pour la médecine régénérative dans le système nerveux des mammifères", a expliqué le Dr Yin Gu, co-auteur correspondant du papier, directeur adjoint de BGI-Recherche.

"Le cerveau est un organe complexe avec des neurones interconnectés. Par conséquent, un objectif majeur de la médecine régénérative du système nerveux central n'est pas seulement de reconstruire la structure spatiale des neurones, mais également de reconstruire les schémas spécifiques de leurs connexions intra-tissulaires. Par conséquent, il est important de reconstruire la structure 3D du cerveau et de comprendre les réactions systémiques entre les régions du cerveau lors de la régénération dans les recherches futures."

En plus de BGI, des chercheurs de Chine, des États-Unis et du Danemark, dont l'hôpital populaire provincial du Guangdong, l'université normale de Chine du Sud, l'université de Wuhan, l'école des sciences de la vie de l'université de l'Académie chinoise des sciences, le laboratoire de la baie de Shenzhen, l'institut Whitehead, l'université de Copenhague, et d'autres instituts ont participé à cette étude qui a reçu une approbation éthique et a utilisé de l'axolotl cultivé en laboratoire. + Explorer plus loin

Les neurones et la glie collaborent pour stimuler la régénération neuronale après une lésion cérébrale