Человеческий мозг сформировался из двух различных органов, которые объединились в ходе эволюции сотни миллионов лет назад. Исследования показали, что передняя и задняя части мозга развиваются из разных типов стволовых клеток. Это открытие опровергло прежние научные представления и впервые позволило вырастить нейроны ствола мозга в лабораторных условиях.

Эмбриональное развитие мозга

Группа специалистов из Стэнфордского университета изучила ранние этапы эмбрионального развития мышей на стадии гаструляции, когда формируются будущие ткани организма. Было установлено, что передний и задний мозг развиваются по двум независимым путям, которые не пересекаются. Формирование переднего и среднего отделов мозга связано с клетками, в которых активен геном Otx2, а задний мозг развивается из клеток с геномом Gbx2. Эти различия определяются на уровне хроматина — структуры упаковки ДНК, которая регулирует доступность генов для считывания, и фиксируются с самого начала развития клеток.

Лабораторное выращивание нейронов

Ранее попытки превратить клетки-предшественники передних отделов мозга в нейроны ствола мозга не приводили к успеху. После уточнения механизмов развития органа исследователи смогли впервые вырастить в лаборатории двигательные нервные клетки заднего мозга. Для этого использовались универсальные стволовые клетки человека, способные формировать любые ткани организма. Полученные в лабораторных условиях нейроны проявили полноценную активность, включая генерацию электрических импульсов, необходимых для передачи сигналов между нервными клетками.

Эволюционные аспекты

Анализ показал, что двойная структура мозга возникла около 550 миллионов лет назад. Подобное разделение обнаружено у кур, рыб данио-рерио и полухордовых червей. У медуз две независимые нервные системы расположены на противоположных концах тела.

Перспективы для медицины

Достижение открывает новые возможности для изучения тяжелых неизлечимых заболеваний, поражающих ствол мозга, таких как боковой амиотрофический склероз и спинальная мышечная атрофия. Кроме того, создание ткани заднего мозга в лаборатории может способствовать разработке препаратов для лечения ожирения, поскольку этот отдел мозга контролирует чувство голода.