Фундаментальний розкол на самому початку життя
Десятиліттями біологи вважали, що увесь мозок розвивається з одного спільного типу клітин-попередників. Проте дослідники зі Стенфордського університету перевернули це уявлення, простеживши процес розвитку ембріонів. Вони з'ясували, що передня частина мозку, яка відповідає за мислення та мову, утворюється з клітин із геном Otx2. Водночас задня частина, що керує диханням і серцебиттям, формується з зовсім іншої групи клітин із геном Gbx2, пише SciTechDaily.
Ці дві популяції клітин функціонують паралельно і не перетинаються навіть на ранній стадії гаструляції, коли клітини зародка переміщуються і формують три зародкові листки: ектодерму, ентодерму та мезодерму. Структура хроматину в них також кардинально відрізняється, що назавжди закріплює клітини за їхніми напрямками. Через це минулі спроби виростити нейрони заднього мозку в пробірці зазнавали невдачі, адже біологи намагалися перетворити на них попередників переднього мозку.
Ми вперше показали, що передня частина мозку виникає з абсолютно іншої клітини-попередника, ніж задня частина,
– прокоментував доцент кафедри біології розвитку Стенфордського університету та старший автор дослідження Кайл Ло.
Порятунок від смертельних хвороб і походження еволюції
Використовуючи стовбурові клітини, біологи вперше виростили повноцінні рухові нейрони заднього мозку людини. Вони вже генерують електричні імпульси та створюють необхідні білки. Це відкриття дає науковцям довгоочікувану модель для вивчення спінальної м'язової атрофії у дітей віком до одного року та бічного аміотрофічного склерозу у дорослих від 40 до 70 років. При цих недугах нейрони заднього мозку поступово відмирають, через що пацієнти втрачають здатність ковтати й дихати.
Тепер ми маємо модель, щоб краще зрозуміти ці руйнівні хвороби та працювати над регенеративною терапією для них,
– заявив аспірант Стенфордського університету та співавтор дослідження Райян Джохай.
Аналіз показав, що подібний подвійний розвиток існує у риб, курей та морських черв'яків уже понад 550 мільйонів років. Більше того, медузи розділили свої дві нервові системи ще 600 – 700 мільйонів років тому.
Окрім лікування важких захворювань, нове відкриття допоможе у боротьбі з ожирінням, адже популярні препарати на кшталт семаглутиду впливають саме на центри голоду в задньому мозку.