Hur gener påverkar hjärnans utveckling och sjukdomar

– I kärnan hos varje cell finns den DNA-molekyl som styr hela organisamen. DNA-molekylen är som en lång sträng och skulle den mänskliga varianten läggas ut på en rak linje skulle den bli hela två meter lång. Så för att få plats inne i en cellkärna behöver den packas ihop mycket tätt. Packningen sker också enligt vissa specifika mönster och vilken del av DNA-strängen som hamnar bredvid vilken annan del i veckningen påverkar hur hela DNA:t avläses och tolkas. Något som forskarna tror påverkar hur DNA veckas är RNA, en annan viktig molekyl som också finns i cellkärnan tillsammans med DNA. 

– Mitt forskningsområde handlar om tredimensionell (3D) organisation av genomet i kärnan hos celler. Vi undersöker hur DNA paketeras till en 3D-struktur inne i cellkärnan hos mänskliga celler, vilka strukturer som bildas från början, vilka som försvinner och vilka som förblir konstanta när en nervcell differentieras, utvecklas och specialiseras. Vi strävar efter att förstå hur dessa strukturer omorganiseras rumsligt genom samarbete mellan molekyler, inklusive RNA, proteiner och/eller DNA, samt hur strukturändringarna påverkar hur generna läses av och där med vilka funktioner cellen får. När vi förstår dessa grundläggande frågor i detalj kommer vi sedan att utforska om DNA-förändringar relaterade till neurologiska sjukdomar stör en korrekt DNA-paketering. I så fall, hur? Och är dessa sjukdomsspecifika förändringar på något sätt kopplade?

– RNA spelar en viktig roll i regleringen av DNA-packning genom olika mekanismer, vilket i sin tur påverkar genuttrycket och cellens funktion. Det här projektet syftar till att skapa en rumslig och tidsmässig karta som avslöjar dynamiken i DNA-packning och dess omarrangemang i relation till RNA under processen för differentieringen av nervcellerna. Genom att integrera denna karta med sjukdomsrelaterade riskvarianter vill vi undersöka sambandet mellan RNA-förmedlad DNA-packning och neurologiska störningar. Vi hoppas att denna forskning kommer att kasta nytt ljus över mekanismer eller diagnostiska funktioner bakom bakom neurologiska störningar, som schizofreni och autism.

– Det tredimensionella arrangemanget av genomet är en central epigenetisk egenskap som påverkar och/eller påverkas av grundläggande cellulära processer, inklusive DNA-replikation, DNA-reparation och genuttryck.  

Även om vi vet att DNA-packning i kärnan hos eukaryota celler inte är slumpmässig, är det fortfarande okänt vilka faktorer och funktioner som styr den högre ordningen av genomet. Vårt projekt handlar om att undersöka hur RNA kan påverka strukturen av organismen. 

Ur ett dataanalysperspektiv är den största utmaningen att skilja verkliga biologiska signaler från störande artefakter eller dolda faktorer. Därför är det viktigt att bekräfta resultaten med olika metoder.

– Mitt intresse för hjärnforskning började med grundläggande frågor om hur 3D-genomorganisation påverkar och påverkas av genuttryck. När jag fick tillgång till olika typer av data från FANTOM6-konsortiet, en internationell samarbetsgrupp av forskare inom området för funktionell genomik, började jag utforska dessa frågor i samband med utvecklingen av nervceller. Jag är glad att vara en del av ett varierat team av forskare som arbetar tillsammans för att förstå DNA-packning och dess möjliga kliniska tillämpningar.

– Precis som för många andra forskare är det nyfikenheten som driver mig framåt. Jag fascineras av möjligheten att genom dataanalys avslöja dolda biologiska mönster och hur robusta och komplexa biologiska system kan vara.

– Att få detta stipendium från Hjärnfonden är en stor ära och ett erkännande av mitt arbete. De två årens stöd kommer att ge mig den nödvändiga tiden och resurserna för att genomföra det planerade projektet och bidra till framsteg inom vårt kunskapsområde.

Här kan du läsa om vilka fler som fått Hjärnfondens stipendium. Stipendierna kan delas ut tack vare Postkodlotteriet och deras lottköpare.