სტენფორდის კვლევა: ადამიანის ტვინი ორი დამოუკიდებელი ორგანოა

საუკუნეების განმავლობაში ტვინს ერთიან ორგანოდ მიიჩნევდნენ. სტენფორდ მედიცინის ხელმძღვანელობით ჩატარებული კვლევა კი აჩვენებს, რომ სინამდვილეში ორ სხვადასხვა ნერვულ სისტემასთან გვაქვს საქმე: ერთი გულისცემასა და სუნთქვას არეგულირებს, მეორე — ენას, მათემატიკასა და საკუთარი წარმოშობის გააზრებას. შედეგები 18 სექტემბერს ჟურნალ Nature Neuroscience-ში გამოქვეყნდა.

ორი პროგენიტორული უჯრედი ერთის ნაცვლად

დღემდე მიღებული მოდელი ამტკიცებდა, რომ განვითარების დასაწყისში არსებული ერთი პროგენიტორული უჯრედი მთელ ტვინს წარმოქმნის. ასპირანტებმა ქეროლინ დანდესმა და რაიან ჯოხაიმ თაგვის ემბრიონების შესწავლისას ორი დამოუკიდებელი პოპულაცია აღმოაჩინეს: Otx2 გენის მატარებელი უჯრედები წინა და შუა ტვინად იქცევიან, Gbx2-ის მატარებლები კი უკანა ტვინის ფორმირებას ემსახურებიან. ეს ჯგუფები არასოდეს ერწყმის ერთმანეთს — ისინი ურთიერთგამომრიცხავია განვითარების უმადრეველეს ეტაპზევე, გასტრულაციის დროს.

ქრომატინის — შეფუთვის, რომელიც განსაზღვრავს, რომელი გენებია უჯრედისთვის ხელმისაწვდომი — შესწავლისას მკვლევარებმა დაადგინეს, რომ წინა და უკანა ნეირალურ ექტოდერმას ფუნდამენტურად განსხვავებული კონფიგურაცია აქვს. სწორედ ეს განსხვავება ამაგრებს თითოეულ პროგენიტორს საკუთარ ბედს.

ჰაინდბრეინის ნეირონები ლაბორატორიაში

პრაქტიკული შედეგი მნიშვნელოვანია: ჰაინდბრეინის ნეირონების ლაბორატორიაში გაზრდის ათწლეულობით მცდელობა უშედეგო იყო, რადგან მკვლევარები წინა ტვინის პროგენიტორებისგან იმ უჯრედების მიღებას ცდილობდნენ, რომლებადაც ისინი პრინციპულად ვერ გადაიქცევიან. ახალი რუკის დახმარებით გუნდმა ადამიანის პლურიპოტენტური ღეროვანი უჯრედები ფუნქციურ ჰაინდბრეინის საავტომობილო ნეირონებად აქცია — ისინი მოქმედების პოტენციალს აწარმოებენ და იმ სეგმენტების ცილებს გამოყოფენ, რომლებიც სახისა და ყლაპვის კუნთებს აკონტროლებენ.

„პირველად ვაჩვენეთ, რომ ტვინის წინა ნაწილი სრულიად სხვა პროგენიტორული უჯრედიდან წარმოიშობა, ვიდრე უკანა", — ამბობს კვლევის უფროსი ავტორი კაილ ლო, განვითარების ბიოლოგიის ასოცირებული პროფესორი.

რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი

ჰაინდბრეინი სუნთქვას, ძილს, გულისცემასა და შიმშილის შეგრძნებას მართავს. მისი საავტომობილო ნეირონები იღუპება ზურგის კუნთოვანი ატროფიის (SMA) დროს — ეს ერთ წლამდე ასაკის ბავშვებში სიკვდილის წამყვანი გენეტიკური მიზეზია — და ასევე ALS-ის დროს, რომელსაც ჩვეულებრივ 40–70 წლის ასაკში აღმოაჩენენ. ცოცხალი პაციენტებისგან ტვინის ღეროს ქსოვილის აღება შეუძლებელია, ამიტომ ლაბორატორიული ნეირონები მკვლევარებს აქამდე არარსებულ მოდელს აძლევს.

იგივე ორწყაროიანი ნიმუში აღმოჩნდა ქათმებში, ზებრათევზებსა და ოკეანის ფსკერის ჭიებში; მედუზებს, რომლებიც ჩვენი შტოდან 600–700 მილიონი წლის წინ გაიყარნენ, სხეულის ორ საპირისპირო ბოლოში ორი ნერვული სისტემა აქვთ. კვლევაში Caltech-ისა და UCSF-ის მეცნიერებიც მონაწილეობდნენ.