Фундаментальный раскол в самом начале жизни
На протяжении десятилетий биологи считали, что весь мозг развивается из одного общего типа клеток-предшественников. Однако исследователи из Стэнфордского университета опровергли это представление, проследив процесс развития эмбрионов. Они выяснили, что передняя часть мозга, отвечающая за мышление и речь, образуется из клеток с геном Otx2. В то же время задняя часть, управляющая дыханием и сердцебиением, формируется из совершенно другой группы клеток с геном Gbx2, пишет SciTechDaily.
Эти две популяции клеток функционируют параллельно и не пересекаются даже на ранней стадии гаструляции, когда клетки зародыша перемещаются и формируют три зародышевых листа: эктодерму, энтодерму и мезодерму. Структура хроматина в них также кардинально отличается, что навсегда закрепляет клетки за их направлениями. Из-за этого предыдущие попытки вырастить нейроны заднего мозга в пробирке заканчивались неудачей, ведь биологи пытались превратить в них предшественники переднего мозга.
Мы впервые показали, что передняя часть мозга возникает из совершенно другой клетки-предшественницы, чем задняя часть,
– прокомментировал доцент кафедры биологии развития Стэнфордского университета и старший автор исследования Кайл Ло.
Спасение от смертельных болезней и истоки эволюции
Используя стволовые клетки, биологи впервые вырастили полноценные двигательные нейроны заднего мозга человека. Они уже генерируют электрические импульсы и синтезируют необходимые белки. Это открытие дает ученым долгожданную модель для изучения спинальной мышечной атрофии у детей в возрасте до одного года и бокового амиотрофического склероза у взрослых от 40 до 70 лет. При этих заболеваниях нейроны заднего мозга постепенно отмирают, поэтому пациенты теряют способность глотать и дышать.
Теперь у нас есть модель, позволяющая лучше понять эти разрушительные заболевания и работать над регенеративной терапией для них,
– заявил аспирант Стэнфордского университета и соавтор исследования Райан Джохай.
Анализ показал, что подобное двойное развитие существует у рыб, кур и морских червей уже более 550 миллионов лет. Более того, медузы разделили свои две нервные системы еще 600–700 миллионов лет назад.
Помимо лечения тяжелых заболеваний, новое открытие поможет в борьбе с ожирением, ведь популярные препараты, такие как семаглутид, воздействуют именно на центры голода в заднем мозге.