Onderzoekers van het LUMC en de TU Delft hebben een webportal ontwikkeld dat een visueel overzicht geeft van genactiviteit in de hersenen. In het portal, BrainScope, kunnen onderzoekers hersenactiviteit snel en interactief verkennen. “BrainScope maakt patronen zichtbaar die je anders nooit zou opmerken”, zegt prof. Boudewijn Lelieveldt (Medical Delta hoogleraar en verbonden aan het LUMC en de TU Delft).
Prof. Lelieveldt is mede-auteur van een publicatie over BrainScope in Nucleic Acids Research. Eerste auteur Sjoerd Huisman, promovendus Bio-informatica aan de TU Delft, heeft BrainScope al op verschillende congressen gedemonstreerd: “Mensen waren wild-enthousiast. Het programma draait gewoon op de pc in een browser, en het werkt zeer snel.”
Atlas
Het uitgangspunt voor BrainScope zijn twee hersenatlassen met gegevens over genactiviteit, samengesteld door het Allen Institute for Brain Science (Seattle, VS): één voor het volwassen menselijk brein en één voor de ontwikkeling daarvan. Voor de atlas van het volwassen brein zijn zo’n 3700 weefselmonsters uit verschillen hersengebieden van zes donoren onderzocht op activiteit (oftewel expressie) van alle ongeveer 20 duizend genen.
Totaaloverzicht
“Het is een enorm databestand met een schat aan informatie”, zegt Huisman. “Je kunt met die gegevens twee typen analyses doen: het expressiepatroon van genen over de hersenen vergelijken, of weefselmonsters met elkaar vergelijken qua genactiviteit. Maar een duidelijk totaaloverzicht van de expressie van alle genen over het gehele brein kon je er tot nu toe niet uit halen. Dat gat hebben wij opgevuld.”
Wolken
Met BrainScope kunnen onderzoekers actieve genen aan hersenregio’s linken. De 20 duizend genen staan in een plaatje bijeengepakt in een wolk, de weefselmonsters van verschillende hersenregio’s in een ander plaatje. Met statistische technieken zijn de genen zo gegroepeerd, dat genen die op dezelfde plaatsen in de hersenen tot expressie komen dicht bij elkaar staan. De weefselmonsters zijn gegroepeerd op transcriptieprofiel. Naast de twee wolken staan plaatjes van de hersenen die laten zien waar genen actief zijn in de hersenen.
Afweersysteem
Met zijn muis trekt Baldur van Lew (LUMC, Radiologie), die de BrainScope heeft gebouwd, een rondje op de genenwolk. “Nu krijg ik een lijst met de namen van de genen in dit cirkeltje. Die stuur ik naar een website die van veel genen de functie weet, en kijk: deze genen blijken allemaal te zijn betrokken bij het afweersysteem. Genen die gezamenlijk tot expressie komen, en dus in de wolk op een kluitje liggen, hebben vaak een vergelijkbare functie.” Tegelijk lichten de hersengebieden op waar de omcirkelde genen gezamenlijk actief zijn. Lelieveldt: “In dit geval laten de hersenplaatjes zien dat de monsters waar we nu mee te maken hebben uit de witte stof genomen zijn. Daar bevinden zich gliacellen die een afweerfunctie hebben. Zo kun je makkelijk verbanden opsporen tussen genactiviteit, functie en hersenanatomie. Je kunt daarmee op nieuwe onderzoeksvragen of hypothesen komen.”
Ontwikkeling
Voor de atlas van de ontwikkeling van het brein zijn weefselmonsters uit de hersenen van acht leeftijdsgroepen op genactiviteit onderzocht. Huisman en collega’s maakten per leeftijdsgroep een genenwolk. Daarmee kunnen onderzoekers de genactiviteit over de leeftijdsgroepen vergelijken.
Meer informatie
Zelf zien hoe het werkt? Bekijk een filmpje over BrainScope.
Brainscope is openbaar toegankelijk via www.brainscope.nl.
Lees hier het artikel in Nucleic Acids Research: BrainScope: interactive visual exploration of the spatial and temporal human brain transcriptome.
