UCLA tyrimai atskleidžia, kaip smegenų kamieninės ląstelės nusprendžia, kokius neuronus kurti

Du UCLA tyrimai, ketvirtadienį paskelbti žurnaluose Cell ir Science, atskleidė metabolinius ir fizinius signalus, kurie vadovauja radialinei glijai — kamieninėms ląstelėms, atsakingoms už didžiosios žmogaus smegenų žievės dalies formavimąsi — kai jos prenatalinio vystymosi metu sprendžia, kokio tipo smegenų ląsteles gaminti.newsroom.ucla+1

Metabolizmas kaip sprendimų priėmėjas

Tyrimas žurnale Cell, kuriam vadovavo bendraautoriai Jessenya Mil ir Jose Soto, atliktas bendradarbiaujant Aparna Bhaduri ir Heather Christofk laboratorijoms, ištyrė besivystančios žmogaus smegenų žievės metabolizmą naudojant donuotą audinį ir iš kamieninių ląstelių gautus smegenų organoidus. Tyrėjai nustatė, kad radialinė glija labai priklauso nuo pentozės fosfato kelio, proceso, kuris paverčia gliukozę medžiagomis sparčiai besidalijančioms ląstelėms.sciencedaily+1

Kai komanda sumažino gliukozės prieinamumą arba sutrikdė šį kelią, kamieninės ląstelės pakeitė savo produkciją, gamindamos daugiau slopinančių neuronų ir ląstelių tipų, kurie paprastai atsiranda vėlesnėse vystymosi stadijose.newsroom.ucla+1

"Nuostabu tai, kad metabolizmas nėra tik pasyvus dalykas, vykstantis fone," universiteto pranešime spaudai sakė Bhaduri, UCLA Davido Geffeno medicinos mokyklos biologinės chemijos docentė. "Jis tikrai gali kontroliuoti, kaip kamieninės ląstelės priima sprendimus."newsroom.ucla

Fizinis signalas iš giliųjų smegenų struktūrų

Tyrimas žurnale Science, kuriam vadovavo pirmoji autorė Claudia Nguyen, ištyrė signalus iš gumburo, giliai smegenyse esančios struktūros, kuri perduoda informaciją visoje nervų sistemoje. Naudodami smegenų asambloidus — sujungtus gumburo ir žievės organoidus, išaugintus iš žmogaus kamieninių ląstelių — komanda nustatė, kad gumburo projekcijos užmezga tiesioginį fizinį kontaktą su radialine glija daug anksčiau, nei mokslininkai tikėjosi.scitechpulse+1

Šis kontaktas paskatino kamienines ląsteles gaminti daugiau jaudinančių neuronų, ypač viršutinio sluoksnio neuronų, kurie žmonėms yra labiau išsivystę nei kitoms rūšims. Tyrėjai šią sąveiką susiejo su NRXN1 genu, kuris jau anksčiau buvo susietas su autizmo spektro sutrikimu. Kai asambloidai buvo sukurti iš pacientų ląstelių, turinčių NRXN1 mutaciją, pakitę gumburo signalai sutrikdė pusiausvyrą tarp kamieninių ląstelių ir jų generuojamų neuronų.newsroom.ucla+2

Poveikis ligoms ir vystymuisi

Kartu šie tyrimai rodo, kad besivystančias smegenis formuoja nuolatinis bendravimas tarp kamieninių ląstelių ir jų aplinkos — tiek mitybos, tiek struktūriniu požiūriu. Metabolizmo išvados gali padėti mokslininkams suprasti, kaip motinos mityba ir medžiagų apykaitos sutrikimai veikia smegenų formavimąsi, o darbas su gumburo kontaktu atveria potencialų kelią tirti, kaip ankstyvi sutrikimai prisideda prie neurovystymosi būklių.newsroom.ucla+1

"Radialinė glija yra pačios šauniausios kada nors egzistavusios ląstelės," sakė Bhaduri. "Jos yra tikrai svarbios tam, kad būtume žmonėmis. Tačiau jos taip pat yra daugelio neurovystymosi ir neuropsichiatrinių sutrikimų, taip pat vėžio, centre."scitechpulse+1