Ученые раскрыли новый механизм формирования головного мозга
Ученые выяснили, что разные части головного мозга могут развиваться из двух разных типов клеток. Кроме того, им удалось найти способ выращивать из стволовых клеток нейроны заднего мозга.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 19 сентября /Новости науки/. Ученые выяснили, что передний и средний мозг формируются из одного типа клеток-предшественников, а задний мозг — из другого. Об этом говорится в статье, опубликованной в Nature Neuroscience.
«Мозг — это один орган. Но он строится из двух разных частей, которые соединяются и работают вместе», — приводятся в статье слова одного из авторов исследования Кайла Ло.
На протяжении десятилетий многие исследователи считали, что весь головной мозг развивается из одного типа исходных клеток. Новые эксперименты показали существование двух различающихся групп клеток-предшественников. Согласно результатам работы, одна из них дает начало заднему мозгу, а другая — переднему и среднему мозгу.
Задний мозг необходим для таких основных функций организма, как поддержание сердцебиения и дыхания. Передний мозг играет важную роль в более сложных процессах, включая рассуждение и планирование.
Чтобы выяснить происхождение клеток заднего мозга, исследователи изучили эмбрионы мышей через 7,5 дня после зачатия с помощью окрашивания тканей и секвенирования РНК. Уже на этой стадии они обнаружили две не пересекающиеся группы клеток-предшественников мозга.
Ученые затем пометили красными флуоресцентными маркерами клетки-предшественники, в которых был активен ген, связанный с формированием задней части мозга, и проследили за их дальнейшим развитием. В зрелом мозге красная метка появилась в его задней половине, но отсутствовала в передней.
Отдельные эксперименты провели на человеческих плюрипотентных стволовых клетках, которые способны развиваться почти во все типы тканей взрослого организма. Исследователи получили из них два ранних типа клеток мозга, после чего воздействовали на них химическими сигналами, чтобы выяснить, насколько жестко определена их дальнейшая судьба.
Один тип клеток продолжал развиваться при воздействии сигнала, направляющего формирование переднего и среднего мозга. Однако при воздействии сигнала, предназначенного для формирования заднего мозга, эти клетки не продолжали развитие. По мнению авторов работы, это указывает на то, что направление их развития определяется уже на ранней стадии.
Исследователи также искали эти два типа клеток-предшественников у разных видов животных. Они обнаружили их у обезьян, кур, рыб данио-рерио и даже у морского беспозвоночного Saccoglossus kowalevskii. Последний общий предок человека и этого животного жил более 500 миллионов лет назад.
При этом не все специалисты согласны с выводом авторов о том, что головной мозг происходит от двух популяций клеток, которые не смешиваются между собой. Однако исследователи получили и другой результат — они разработали эффективный способ выращивания из стволовых клеток двигательных нейронов заднего мозга.
Такие клетки участвуют в контроле движений, в том числе глотания. Новый способ их получения может помочь при изучении заболеваний, поражающих эти нейроны, включая боковой амиотрофический склероз.
«Мозг — это один орган. Но он строится из двух разных частей, которые соединяются и работают вместе», — приводятся в статье слова одного из авторов исследования Кайла Ло.
На протяжении десятилетий многие исследователи считали, что весь головной мозг развивается из одного типа исходных клеток. Новые эксперименты показали существование двух различающихся групп клеток-предшественников. Согласно результатам работы, одна из них дает начало заднему мозгу, а другая — переднему и среднему мозгу.
Задний мозг необходим для таких основных функций организма, как поддержание сердцебиения и дыхания. Передний мозг играет важную роль в более сложных процессах, включая рассуждение и планирование.
Чтобы выяснить происхождение клеток заднего мозга, исследователи изучили эмбрионы мышей через 7,5 дня после зачатия с помощью окрашивания тканей и секвенирования РНК. Уже на этой стадии они обнаружили две не пересекающиеся группы клеток-предшественников мозга.
Ученые затем пометили красными флуоресцентными маркерами клетки-предшественники, в которых был активен ген, связанный с формированием задней части мозга, и проследили за их дальнейшим развитием. В зрелом мозге красная метка появилась в его задней половине, но отсутствовала в передней.
Отдельные эксперименты провели на человеческих плюрипотентных стволовых клетках, которые способны развиваться почти во все типы тканей взрослого организма. Исследователи получили из них два ранних типа клеток мозга, после чего воздействовали на них химическими сигналами, чтобы выяснить, насколько жестко определена их дальнейшая судьба.
Один тип клеток продолжал развиваться при воздействии сигнала, направляющего формирование переднего и среднего мозга. Однако при воздействии сигнала, предназначенного для формирования заднего мозга, эти клетки не продолжали развитие. По мнению авторов работы, это указывает на то, что направление их развития определяется уже на ранней стадии.
Исследователи также искали эти два типа клеток-предшественников у разных видов животных. Они обнаружили их у обезьян, кур, рыб данио-рерио и даже у морского беспозвоночного Saccoglossus kowalevskii. Последний общий предок человека и этого животного жил более 500 миллионов лет назад.
При этом не все специалисты согласны с выводом авторов о том, что головной мозг происходит от двух популяций клеток, которые не смешиваются между собой. Однако исследователи получили и другой результат — они разработали эффективный способ выращивания из стволовых клеток двигательных нейронов заднего мозга.
Такие клетки участвуют в контроле движений, в том числе глотания. Новый способ их получения может помочь при изучении заболеваний, поражающих эти нейроны, включая боковой амиотрофический склероз.
