Кора головного мозга действует как центр управления нашими когнитивными процессами. Во время эмбриогенеза десятки типов нейронов с различными функциями объединяются, чтобы сформировать цепи, управляющие нашими мыслями и действиями. Эти нейроны генерируются клетками-предшественниками, которые производят их один за другим в очень точном порядке. В то время как учебники по нейробиологии устанавливают необратимый характер этого процесса специализации, исследователи из Женевского университета (UNIGE) теперь доказывают обратное. Действительно, когда клетки-предшественники трансплантируются молодому эмбриону мыши, они восстанавливают свои прежние навыки и омолаживаются. Эти результаты опубликованы в журнале Nature. Выявив неожиданную пластичность предшественников, они пролили новый свет на то, как мозг строит себя. В долгосрочной перспективе они открывают новые перспективы для восстановления поврежденных корковых цепей.
Цепи коры головного мозга лежат в основе нашей способности понимать мир и взаимодействовать с ним. Таким образом, разнообразие корковых нейронов и контуров, которые они составляют, каким-то образом определяют разнообразие наших мыслей и нашего поведения. Но как эти нейроны генерируются? У мышей в каждый эмбриональный день клетки-предшественники продуцируют нейроны определенного типа перед переходом к другому типу нейронов на следующий день. Исследования, проведенные в 1990-х годах, показали, что этот прогресс сопровождался ограничением компетентности, как будто для того, чтобы двигаться дальше, предшественники должны забыть, как производить предыдущий тип нейронов.
Лаборатория Дени Жабодона, профессора кафедры фундаментальных нейронаук медицинского факультета UNIGE, специализируется на развитии коры головного мозга. В мае прошлого года его команда уже раскрыла в журнале Science временные закономерности, управляющие последовательным рождением различных типов корковых нейронов от предков. "На этот раз мы рассмотрели потенциальную пластичность этих предков. Закреплены ли правила созревания предков?? Или эти клетки могут при определенных обстоятельствах претерпевать временную перемотку и снова генерировать прошлые типы нейронов?"
Расшифровка пластичности предков
Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи трансплантировали предков эмбрионов поздних мышей более молодым, как это сделали нейробиологи в 1990-х годах, но на этот раз с противоположными результатами: они обнаружили, что предки могут омолаживаться в новой среде. "Используя более точные методы выделения клеток, мы смогли идентифицировать предшественников, которые действуют как настоящие стволовые клетки. Оказавшись в новой среде, они омолаживаются, становясь практически идентичными непересаженным предкам. Таким образом, среда, в которой находится клетка, действует как настоящее лекарство от молодости!". Кроме того, женевские нейробиологи определили молекулярный механизм, ответственный за омоложение клеток: белок Wnt. "Мы знали, что передача сигналов Wnt важна для сохранения стволовых клеток в недифференцированном состоянии, но здесь, похоже, можно сделать еще один шаг, обращая вспять процесс созревания клеток," говорит Дени Жабодон.
Затем исследователи безуспешно пытались ускорить процесс старения путем трансплантации молодых предков в более старые эмбрионы. "К нашему большому удивлению, наши результаты показывают прямо противоположное тому, что научное сообщество считало само собой разумеющимся, а именно, что омолаживание предков невозможно, но что ускорение их старения возможно. Нам удалось временно перемотать наши ячейки, но не перемотать их вперед."
Таким образом, глубоко укоренившееся представление о том, что повышение компетентности подразумевает ограничение компетентности, здесь не применяется. Тем не менее, некоторые предки кажутся невосприимчивыми к этому омоложению, но почему это остается неизвестным.
Доказательство принципа нейрорегенерации коры
Поскольку у взрослых осталось очень мало клеток-предшественников, как можно использовать эти открытия в терапевтических целях?? В конце процесса дифференцировки предшественники становятся астроцитами, типом клеток, который сохраняется в любом возрасте. Возможно ли тогда преобразовать астроциты обратно в клетки-предшественники, чтобы произвести определенный тип нейронов, которые исчезли бы в результате несчастного случая или болезни?? "Наша работа является доказательством принципа клеточной пластичности," объясняет Дени Жабодон, "Будет интересно попытаться понять, можно ли использовать это явление в целях регенерации."