Исследователи впервые отследили клеточную миграцию развивающегося мозга плода, а также определили генетические мутации в мозге умерших взрослых.
Формирование человеческого мозга остается в основном неизученным процессом. Оно начинается с эмбриональной нервной трубки и доходит до более чем 100 миллиардов взаимосвязанных нейронов в мозге новорожденного. Чтобы достичь такого показателя при рождении человека, развивающийся мозг плода должен расти в среднем со скоростью примерно 250 000 нервных клеток в минуту на протяжении всей беременности.
Эти нервные клетки часто генерируются далеко от того места, где они в конечном итоге будут находиться и функционировать, а миграция, которая, хотя и исследовалась на животных моделях с использованием химических или биологических индикаторов, никогда не изучалась непосредственно у людей.
Ученые из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего и Детского института геномной медицины Рэди описывают новые методы определения движения клеток человеческого мозга во время развития плода путем изучения мозга здоровых взрослых людей, которые недавно скончались по естественным причинам.
«Каждый раз, когда клетка делится на две дочерние, случайно возникает одна или несколько новых мутаций, которые оставляют след в виде “хлебных крошек” и могут быть считаны современными секвенаторами ДНК, — сказал старший автор Джозеф Глисон, доктор медицинских наук. — Разрабатывая методы чтения этих мутаций, мы можем раскрыть ключевое понимание того, как формируется человеческий мозг по сравнению с другими видами».
Глисон и его коллеги сосредоточили свои усилия всего на нескольких сотнях мутаций, которые, вероятно, возникли во время первых нескольких клеточных делений после оплодотворения эмбриона или на раннем этапе развития мозга. Отслеживая эти мутации по всему мозгу умерших людей, они впервые смогли реконструировать развитие человеческого мозга.
Чтобы понять тип клеток с «хлебными крошками», ученые разработали методы выделения каждого из основных типов клеток в головном мозге. Например, профилируя мутации в возбуждающих нейронах по сравнению с тормозными нейронами, они подтвердили давнее подозрение, что эти два типа клеток генерируются в разных зародышевых зонах мозга, а затем смешиваются вместе в его коре.
Однако они также обнаружили, что мутации, обнаруженные в левом и правом полушариях мозга, отличаются друг от друга. Это может говорить о том, что два полушария разделяются во время развития намного раньше, чем предполагалось ранее.
«Результаты имеют значение для некоторых заболеваний человека, таких как трудноизлечимые эпилепсии, когда у пациентов проявляются спонтанные судорожные припадки и требуется хирургическое вмешательство для удаления эпилептического очага в мозгу», — сказал Мартин В. Брейсс, доцент Медицинской школы Университета Колорадо. По словам авторов, это исследование поможет понять, почему очаги почти всегда ограничены одним полушарием мозга.
