Výzkum UCLA odhaluje, jak kmenové buňky mozku rozhodují o tvorbě neuronů

Dvě studie z UCLA, publikované ve čtvrtek v časopisech Cell a Science, odhalily metabolické a fyzické podněty, které vedou radiální glii — kmenové buňky zodpovědné za stavbu velké části lidské mozkové kůry — při rozhodování o tom, jaké typy mozkových buněk mají během prenatálního vývoje produkovat.newsroom.ucla+1

Metabolismus jako rozhodovací činitel

Studie v časopise Cell, vedená spoluautory Jessenyou Mil a Jose Sotem, provedená ve spolupráci laboratoří Aparny Bhaduri a Heather Christofk, zmapovala metabolismus vyvíjející se lidské kůry pomocí darované tkáně a mozkových organoidů odvozených z kmenových buněk. Vědci zjistili, že radiální glie jsou silně závislé na pentózofosfátové dráze, procesu, který přeměňuje glukózu na materiály pro rychle se dělící buňky.sciencedaily+1

Když tým snížil dostupnost glukózy nebo narušil tuto dráhu, kmenové buňky změnily svou produkci a generovaly více inhibičních neuronů a typů buněk, které se obvykle objevují až v pozdějších fázích vývoje.newsroom.ucla+1

"Překvapivé je, že metabolismus není jen pasivní věc, která se děje v pozadí," uvedla v tiskové zprávě univerzity Bhaduri, odborná asistentka biologické chemie na David Geffen School of Medicine na UCLA. "Může skutečně ovlivnit, jak kmenové buňky dělají rozhodnutí."newsroom.ucla

Fyzický signál z hloubi mozku

Studie v časopise Science, vedená první autorkou Claudií Nguyen, zkoumala signály z thalamu, struktury hluboko v mozku, která přenáší informace celým nervovým systémem. Pomocí mozkových "assembloidů" — fúzovaných organoidů thalamu a kůry vypěstovaných z lidských kmenových buněk — tým zjistil, že projekce z thalamu navazují přímý fyzický kontakt s radiální glií mnohem dříve, než vědci očekávali.scitechpulse+1

Tento kontakt podnítil kmenové buňky k produkci více excitačních neuronů, zejména neuronů horní vrstvy, které jsou u lidí ve srovnání s jinými druhy nejvíce rozšířené. Vědci tuto interakci vystopovali ke genu NRXN1, který je již spojen s poruchou autistického spektra. Když byly assembloidy vytvořeny z buněk pacientů nesoucích mutaci NRXN1, pozměněné signály z thalamu narušily rovnováhu mezi kmenovými buňkami a neurony, které generovaly.newsroom.ucla+2

Důsledky pro nemoci a vývoj

Studie společně naznačují, že vyvíjející se mozek je formován neustálou komunikací mezi kmenovými buňkami a jejich prostředím — nutričním i strukturálním. Zjištění o metabolismu by mohla vědcům pomoci pochopit, jak výživa matky a metabolické poruchy ovlivňují formování mozku, zatímco práce na kontaktu z thalamu otevírá potenciální cestu pro zkoumání toho, jak rané poruchy přispívají k neurovývojovým stavům.newsroom.ucla+1

"Radiální glie jsou ty nejúžasnější buňky, jaké kdy existovaly," řekla Bhaduri. "Jsou skutečně klíčové pro to, co nás dělá lidmi. Ale jsou také v centru mnoha neurovývojových a neuropsychiatrických poruch, stejně jako rakoviny."scitechpulse+1