Tyrimas atskleidė, kad žmogaus smegenys vystosi iš dviejų atskirų organų, o ne vieno

Žmogaus smegenys nėra vieningas organas, kaip mokslininkai ilgą laiką manė. Penktadienį žurnale Nature Neuroscience paskelbtas Stanford Medicine vadovaujamos tyrėjų komandos tyrimas atskleidžia, kad smegenys vystosi iš dviejų atskirų pirmtakų ląstelių populiacijų, taip paneigiant dešimtmečius vyravusį mokslinį sutarimą, kad visą organą suformuoja vienas pirmtakas.medicalxpress+1

Dvi sistemos, vienas organas

Vyraujantis smegenų vystymosi modelis teigė, kad visi smegenų regionai ankstyvoje embriono stadijoje kyla iš bendros pirmtakės ląstelės. Naujasis tyrimas sugriauna šią idėją. Dirbdama su pelių embrionais gastruliacijos metu, kai kūnas tik pradeda formuotis, komanda identifikavo dvi tarpusavyje nesikertančias pirmtakų ląstelių populiacijas. Viena, ekspresuojanti geną Otx2, yra skirta tapti priekinėmis ir vidurinėmis smegenimis, kurios atsakingos už kalbą, sąmonę ir abstraktų mąstymą. Kita, ekspresuojanti Gbx2, formuoja užpakalines smegenis, kurios kontroliuoja kvėpavimą, širdies plakimą, miegą ir rijimą.sciencealert+1

Šios dvi populiacijos niekada nesikerta, o jų DNR pakavimas, žinomas kaip chromatinas, iš esmės skiriasi, užrakindamas kiekvieną ląstelės tipą savo vystymosi kelyje. Mes pirmą kartą parodėme, kad priekinė smegenų dalis kyla iš visiškai kitokios pirmtakės ląstelės nei užpakalinė smegenų dalis, sakė Kyle Loh, Stanfordo vystymosi biologijos docentas ir vyresnysis tyrimo autorius.medicalxpress+1

Tyrėjai patvirtino, kad šis modelis taikomas ne tik pelėms. Jie rado tą pačią dvigubos kilmės struktūrą vištose, zebrinėse žuvelėse, makakose ir giliadumbliuose, rūšyse, kurios turi bendrą protėvį, gyvenusį maždaug prieš 550 milijonų metų. Mūsų tyrimas rodo, kad evoliucija paėmė dvi egzistuojančias nervų sistemas ir sujungė jas erdvėje, sakė Loh.sciencealert+1

Nuo atradimo iki ligų tyrimų

Ši išvada išsprendžia ilgai trukusią laboratorinę mįslę. Mokslininkai dešimtmečius kovojo bandydami in vitro išauginti užpakalinių smegenų neuronus, greičiausiai todėl, kad jie pradėdavo nuo priekinėms smegenims skirtų pirmtakų ląstelių. Ankstesni bandymai sukurti užpakalinių smegenų neuronus greičiausiai bandė priversti priekinių ir vidurinių smegenų pirmtakus tapti užpakalinių smegenų ląstelėmis, o mūsų tyrimas rodo, kad tai neįmanoma, sakė vienas iš pagrindinių autorių Rayyan Jokhai.streamlinefeed+1

Turėdama tinkamą pradinę medžiagą, komanda pirmą kartą sėkmingai sugeneravo funkcionalius žmogaus užpakalinių smegenų motorinius neuronus iš pliuripotentinių kamieninių ląstelių. Laboratorijoje išaugintos ląstelės demonstravo elektrinį aktyvumą ir baltymus, būdingus užpakalinių smegenų regionams, kontroliuojantiems veido ir rijimo raumenis. Ši galimybė atveria naujus kelius tirti ligas, kurios naikina užpakalinių smegenų neuronus, įskaitant stuburo raumenų atrofiją, kuri yra pagrindinė genetinė mirties priežastis vaikams iki vienerių metų, ir amiotrofinę lateralinę sklerozę.medicalxpress+1

Dabar turime modelį, kad geriau suprastume šias niokojančias ligas ir dirbtume link regeneracinės terapijos joms gydyti, sakė Jokhai. Tai labai jaudinanti nauja smegenų tyrimų siena.medicalxpress