Νέα έρευνα του Stanford Medicine δείχνει ότι ο πρόσθιος και ο οπίσθιος εγκέφαλος αναπτύσσονται από διαφορετικούς πληθυσμούς κυττάρων, αποκαλύπτοντας έναν εξελικτικό διαχωρισμό άνω των 500 εκατομμυρίων ετών και ανοίγοντας νέους δρόμους για τη μελέτη της ALS και της νωτιαίας μυϊκής ατροφίας
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος ενδέχεται να μην αποτελεί ένα ενιαίο όργανο με κοινή αναπτυξιακή αφετηρία, αλλά το αποτέλεσμα της εξελικτικής συνένωσης δύο διαφορετικών νευρικών συστημάτων, σύμφωνα με νέα έρευνα του Stanford Medicine, όπως αναφέρει το ScienceDaily. Η μελέτη αποκαλύπτει ότι το πρόσθιο και το οπίσθιο τμήμα του εγκεφάλου ακολουθούν διαφορετικές αναπτυξιακές διαδρομές, ένα εύρημα που μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες μελετούν την ανάπτυξη του εγκεφάλου και νευρολογικές ασθένειες όπως η ALS και η νωτιαία μυϊκή ατροφία.
Δύο διαφορετικές αφετηρίες για τον εγκέφαλο
Για δεκαετίες, η επικρατούσα αντίληψη ήταν ότι ο πρόσθιος, ο μέσος και ο οπίσθιος εγκέφαλος προέρχονται από έναν κοινό πληθυσμό αρχέγονων κυττάρων κατά τα πρώτα στάδια της εμβρυϊκής ανάπτυξης. Η νέα μελέτη, ωστόσο, δείχνει ότι ο οπίσθιος εγκέφαλος ακολουθεί εξαρχής διαφορετική πορεία.
Οι ερευνητές εντόπισαν δύο ξεχωριστούς πληθυσμούς προγονικών κυττάρων. Ο ένας εκφράζει το γονίδιο Otx2 και οδηγεί στον σχηματισμό του πρόσθιου και του μέσου εγκεφάλου, ενώ ο δεύτερος εκφράζει το Gbx2 και εξελίσσεται στον οπίσθιο εγκέφαλο. Οι δύο κυτταρικές ομάδες παραμένουν διακριτές ήδη από τα πρώτα στάδια της ανάπτυξης.
Η διαφορά δεν περιορίζεται στα γονίδια. Η ανάλυση της χρωματίνης, του μηχανισμού που οργανώνει το DNA και επηρεάζει ποια γονίδια ενεργοποιούνται, έδειξε ότι οι δύο περιοχές διαθέτουν διαφορετική μοριακή οργάνωση. Αυτό σημαίνει ότι τα κύτταρα «δεσμεύονται» σε διαφορετικές αναπτυξιακές διαδρομές πολύ νωρίτερα από ό,τι θεωρούσαν μέχρι σήμερα οι επιστήμονες.
Η υπόθεση αυτή δίνει επίσης μια πιθανή εξήγηση για ένα πρόβλημα που απασχολεί εδώ και χρόνια την έρευνα των βλαστοκυττάρων: τη δυσκολία παραγωγής ανθρώπινων νευρώνων του οπίσθιου εγκεφάλου στο εργαστήριο.
Νέο μοντέλο για ALS και νωτιαία μυϊκή ατροφία
Αξιοποιώντας τη νέα γνώση για την πρώιμη ανάπτυξη του εγκεφάλου, η ερευνητική ομάδα κατάφερε να μετατρέψει ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα σε λειτουργικούς κινητικούς νευρώνες του οπίσθιου εγκεφάλου. Τα κύτταρα παρήγαγαν ηλεκτρικά σήματα και πρωτεΐνες που χαρακτηρίζουν περιοχές οι οποίες ελέγχουν, μεταξύ άλλων, τους μύες του προσώπου και της κατάποσης.
Η εξέλιξη αυτή μπορεί να προσφέρει ένα σημαντικό νέο εργαλείο για τη μελέτη ασθενειών που πλήττουν το εγκεφαλικό στέλεχος. Στη νωτιαία μυϊκή ατροφία και στην αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση, συγκεκριμένοι νευρώνες του οπίσθιου εγκεφάλου σταδιακά χάνουν τη λειτουργικότητά τους, με τους ασθενείς να μπορεί τελικά να αντιμετωπίσουν σοβαρές δυσκολίες στην κατάποση και την αναπνοή.
Παράλληλα, οι ερευνητές εξέτασαν την εξελικτική ιστορία του μηχανισμού και εντόπισαν αντίστοιχα μοτίβα σε οργανισμούς που απέχουν εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια από τον άνθρωπο, μεταξύ άλλων σε κοτόπουλα, ζέβρα-ψάρια και σκουληκόμορφους θαλάσσιους οργανισμούς. Τα ευρήματα ενισχύουν την υπόθεση ότι δύο αρχαία νευρικά συστήματα υπήρχαν ξεχωριστά πριν τελικά συνδυαστούν εξελικτικά στον κοινό οργανισμό που σήμερα αποκαλούμε εγκέφαλο.
Η ερευνητική ομάδα του Stanford στρέφεται πλέον στην προέλευση του νωτιαίου μυελού και στη λεπτομερέστερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ασθένειες όπως η ALS και η νωτιαία μυϊκή ατροφία καταστρέφουν συγκεκριμένους νευρώνες. Η δυνατότητα παραγωγής ανθρώπινων νευρώνων του οπίσθιου εγκεφάλου στο εργαστήριο δημιουργεί, σύμφωνα με τους ερευνητές, ένα νέο μοντέλο για τη μελέτη των μηχανισμών των ασθενειών και την ανάπτυξη μελλοντικών αναγεννητικών θεραπειών.
www.worldenergynews.gr
