Nervcellsutveckling och nätverk i den vuxna hjärnan
- Diarienummer
- SB16-0014
- Start- och slutdatum
- 170801-230731
- Beviljat belopp
- 35 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- Karolinska Institutet
- Forskningsområde
- Livsvetenskaperna
Summary
The brain with its large number of neuronal subtypes connected in complex patterns is the by far least explored and understood organ. We propose a novel integrated systems approach to simultaneously map neuronal development, transcriptome and connectivity with unprecedented speed and precision. We will introduce molecular barcodes in neural stem/progenitor cells in mice using CRISPR/CAS9 gene editing, which will generate a heritable lineage marker. The barcodes will be engineered to allow axonal transport in neurons. This system will allow us to simultaneously interrogate the identity of the barcodes and thus the cell lineage, the transcriptome of the neurons and their axonal projections by Spatial Transcriptomics. This is a general methodology for mapping the brain at any developmental stage, and we will initially focus on neurons generated in the adult brain and the regenerative response to stroke. We will furthermore perform single cell transcriptome and whole genome sequencing from human postmortem brain tissue from control and stroke subjects to characterize the neurogenesis process and make phylogenetic trees based on mutation patterns to establish the origin of new neurons formed in this common pathology in the adult human brain. The goal of the project is to develop methodology to explore the systems biology of the brain at unprecedented depth and to first apply it to study neuronal development and connectivity in the healthy and pathological adult brain.
Populärvetenskaplig beskrivning
Hjärnan består av ett oerhört stort antal nervceller. Det finns många olika typer av nervceller och varje enskild nervcell beräknas ha kontakt med cirka 1000 andra nervceller. Det är en enorm utmaning att kartlägga hjärnans nervceller och deras kontakter, men det är nödvändigt för att vi ska kunna börja förstå hur hjärnan fungerar och hur förändringar leder till psykiatriska och neurologiska sjukdomar. I det aktuella projektet planerar vi att utnyttja nya tekniska landvinningar för att kartlägga nervceller och deras förbindelser på ett mycket snabbare och effektivare sätt än vad som tidigare har varit möjligt. Vi kommer initialt att studera nervcellsnybildning i den vuxna hjärnan och hur den förändras vid stroke. Målsättningen är att vi ska kartlägga hjärnan på ett helt nytt sätt och att det på sikt ska bidra till utvecklandet av nya behandlingar vid psykiatriska och neurologiska sjukdomar.