Forskare kartlägger hur hjärnan utvecklas och hur den hanterar inflammation
Forskare vid Karolinska Institutet och Yale University har skapat en flerdimensionell, molekylär karta över hur hjärnan utvecklas efter födseln hos möss och hur den reagerar på inflammation. Studien, som publiceras i Nature, visar att vissa av de molekylära program som styr hjärnans utveckling kan återaktiveras vid inflammation.
Hjärnans utveckling är en komplex process som bland annat innebär att celler specialiseras och fördelas till olika områden. Forskarna bakom den aktuella studien har utvecklat en ny metod kallad spatial tri-omik, som möjliggör samtidig mätning i ett specifikt hjärnområde av: 1) genernas aktivitet, 2) hur denna aktivitet regleras av epigenetiska förändringar, och 3) om denna aktivitet i slutändan leder till produktion av proteiner.
Studien baseras på analyser 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
Myelinisering 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 avlägsna platser 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 lett studien 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 bryts ned vid sjukdomar som MS. Vi såg att inflammation i hjärnan kan spridas och påverka områden 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 vid Yale University och Leslie Kirby vid 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
”Spatial dynamics of brain development and neuroinflammation”, 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, Xinyi Lisa Chen, Fu Gao, Dejiang Wang, Hang Xu, Cong 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/s41586-025-09663-y.