Новое исследование, опубликованное 18 сентября 2026 года в журнале Nature Neuroscience, радикально меняет представления о том, как формируется головной мозг.
Долгие десятилетия в биологии развития господствовала идея, что весь мозг возникает из единого пула клеток-предшественников. Согласно этой модели, на ранних стадиях эмбриогенеза существует общий «нейральный» предшественник, который затем постепенно специализируется и даёт начало переднему, среднему и заднему мозгу. Новая работа группы Кайла Ло (Kyle M. Loh) из Стэнфордского университета показывает, что это не так.
Исследователи обнаружили, что уже на стадии гаструляции одновременно возникают две параллельные, взаимно исключающие друг друга популяции клеток-предшественников:
- Передняя нейроэктодерма (anterior neural ectoderm) — экспрессирует ген *Otx2* и даёт начало переднему и среднему мозгу.
- Задняя нейроэктодерма (posterior neural ectoderm) — экспрессирует ген Gbx2 и формирует задний мозг (ствол мозга, включая структуры, отвечающие за дыхание, сердцебиение, глотание и базовые вегетативные функции).
Эти две линии клеток никогда не пересекаются. У них принципиально разная организация хроматина (упаковки ДНК), которая с самого начала «запирает» каждую популяцию на своей траектории развития. Попытки перепрограммировать клетки одной линии в другую в лабораторных условиях практически не дают результата.
Авторы работы — Райян Джохай (Rayyan T. Jokhai) и Кэролин Дандес (Carolyn E. Dundes) в качестве соавторов первого порядка — подтвердили эти выводы с помощью генетического прослеживания судьбы клеток в эмбрионах мышей, а также экспериментов с человеческими плюрипотентными стволовыми клетками. Благодаря пониманию раннего разделения им впервые удалось направленно получить в культуре функциональные моторные нейроны заднего мозга (конкретно — из ромбомеров 5/6), которые до сих пор крайне сложно было вырастить в лаборатории.
Авторы делают вывод, что головной мозг — это композитный орган, образовавшийся в результате пространственного объединения двух изначально независимых нервных систем. Этот принцип, по-видимому, сохраняется на протяжении примерно 550 миллионов лет эволюции — от полухордовых (желудевых червей) до млекопитающих.
Практическое значение открытия велико. Теперь учёные могут создавать более точные клеточные модели заболеваний, поражающих ствол мозга, — в частности, спинальной мышечной атрофии (СМА) и бокового амиотрофического склероза (БАС/ALS). Кроме того, задний мозг содержит важные центры регуляции аппетита, что открывает новые возможности для изучения механизмов действия современных препаратов для снижения веса.
Таким образом, то, что мы привыкли считать единым органом, на самом деле представляет собой древний «союз» двух разных нервных систем, которые эволюция когда-то «сшила» вместе.
***
Первоисточник — научная статья в журнале Nature Neuroscience:
Jokhai, R.T., Dundes, C.E., Ahsan, H.S. et al. Two parallel neural ectoderm progenitors contribute to the developing brain. Nat Neurosci (2026).
Опубликована 18 сентября 2026 года.
Nature
Кратко о содержании
Исследование (лаборатория Kyle M. Loh, Stanford University; соавторы первого порядка — Rayyan T. Jokhai и Carolyn E. Dundes) показывает, что:
Передний + средний мозг (forebrain/midbrain) формируются из передней нейроэктодермы (anterior neural ectoderm), экспрессирующей ген Otx2.
Задний мозг (hindbrain) — из задней нейроэктодермы (posterior neural ectoderm), экспрессирующей ген Gbx2.
Эти две популяции клеток-предшественников возникают параллельно уже на стадии гаструляции (у мышей ~E7.5), не пересекаются и уже на этом этапе коммитированы (lineage-committed) к разным судьбам. У них разный ландшафт хроматина, поэтому одну популяцию practically невозможно «перепрограммировать» в другую. Это подтверждено lineage-tracing у мышей и экспериментами с человеческими плюрипотентными стволовыми клетками (в том числе впервые удалось вырастить специфические hindbrain motor neurons rhombomere 5/6).
Авторы постулируют, что мозг — это «композитный орган» из двух независимых эволюционно древних систем (возможная консервация ~550 млн лет, вплоть до полухордовых).
Препринт (более ранняя версия)
До публикации в журнале работа выходила на bioRxiv под похожим названием («Two parallel lineage-committed progenitors contribute to the developing brain»):
Публикации
Комментариев нет:
Отправить комментарий