Forskare kartlägger hur hjärnan utvecklas och hur den hanterar inflammation

Hjärnans utveckling är en komplex process som bland annat innebär att specialister och fördelar till olika områden. Forskarna bakom den aktuella studien har utvecklats en ny metod kallad spatial tri-omik, som gör samtidigt mätning i ett specifikt hjärnområde av: 1) genernas aktivitet, 2) hur denna aktivitetsregleras av epigenetiska förändringar, och 3) om denna aktivitet i slutändan leder till produktion av proteiner.

Studien baseras på analysator av mus- och människohjärnor i olika utvecklingsstadier.

– Med den här flerdimensionella metoden har vi kunnat följa hjärnans utveckling över tid och kartlägga förändringar från födseln till ung ålder i olika delar av hjärnan. Dessutom har vi studerat hur hjärnan reagerar vid inflammation, förklarar Gonçalo Castelo-Branco, professor vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik vid Karolinska Institutet.

Inflammation sprider sig i hjärnan

Myeliniseringen är den process som förser nervcellerna med ett skyddande hölje av isolerande myelin, som säkerställer en snabb och effektiv överföring av nervsignaler. Ett område med riklig myelinisering är hjärnbalken. Den påverkas av neurologiska sjukdomar som multipel skleros, MS, där myelin och oligodendrocyter (myelinproducerande celler) attackeras av immunsystemet.

Med hjälp av en musmodell som stör myeliniseringen i specifika områden i hjärnan fann forskarna att hjärnans immunceller, mikroglia, aktiveras inte bara lokalt som en reaktion på skador, utan också på hälsovårdsplatser i hjärnan.

– Det var överraskande att se att inflammation kan sprida sig till andra delar av hjärnan, även utan direkt skada där. Det tyder på att hjärnan har ett komplext sätt att kommunicera mellan olika områden vid sjukdom, säger Rong Fan, professor vid Yale University, USA, som har studerat tillsammans med Gonçalo Castelo-Branco.

Kan ha betydelse för MS

En viktig upptäckt var att genetiska program som aktiveras under hjärnans utveckling kan återaktiveras vid inflammation i hjärnan. Detta är intressant eftersom det kan ge oss ledtrådar om hur och varför myelin bryter ned vid sjukdomar som MS. Vi såg att inflammation i hjärnan kan spridas och påverkas långt ifrån den ursprungliga skadan, vilket kan ge insikter om hur MS utvecklas och ge oss nya verktyg för att behandla sjukdomen, säger Gonçalo Castelo-Branco.

Postdoktorerna Di Zhang och Leslie Kirby vid Yale University respektive Karolinska Institutet är delade försteförfattare till artikeln. Forskningen finansierades av bland annat Vetenskapsrådet, Hjärnfonden, Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, EU:s Horizon Europe-program och National Institutes of Health i USA. Gonçalo Castelo-Branco är delägare i företaget Nexus Epigenomics. Rong Fan är grundare och rådgivare till IsoPlexis, Singleron Biotechnologies och AtlasXomics.

Publikation: Di Zhang, Leslie A Rubio Rodríguez-Kirby, Yingxin Lin, Wenqi Wang, Mengyi Song, Li Wang, Lijun Wang, Shigeaki Kanatani, Tony Jimenez-Beristain, Yonglong Dang, Mei Zhong, Petra Kukanja, Shuozhen Bao, Shaohui Wang, De Xiang Wang, Chen Fu Ga, Han, Chen Fu, Lisa, Han Ma, Xing Lou, Yang Liu, Jinmiao Chen, Nenad Sestan, Per Uhlén, Arnold Kriegstein, Hongyu Zhao, Gonçalo Castelo-Branco, Rong Fan,  Nature , online 5 november 2025, doi: 10.1038/s41586-0623-09. "Spatial dynamik för hjärnans utveckling och neuroinflammation"

Källa: Karolinska Institutet.