Najważniejsze
- •Ludzki mózg rozwija się z dwóch odrębnych populacji komórek progenitorowych: Otx2+ tworzących przodomózgowie i śródmózgowie oraz Gbx2+ dających początek tyłomózgowiu.
- •Naukowcy wyhodowali z ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych funkcjonalne neurony ruchowe tyłomózgowia, generujące potencjały czynnościowe.
- •Odkrycie podważa wcześniejszy model zakładający rozwój całej cewy nerwowej z jednego, jednorodnego pola komórkowego.
- •Model może pomóc w badaniach nad stwardnieniem zanikowym bocznym, rdzeniowym zanikiem mięśni i testowaniem leków, ale nie jest jeszcze terapią.
- •Podobny podział rozwojowy występuje u odległych ewolucyjnie gatunków, co sugeruje jego dużą trwałość biologiczną.
Naukowcy ze Stanford Medicine wykazali, że ludzki mózg rozwija się z dwóch odrębnych populacji komórek progenitorowych. Dzięki temu po raz pierwszy z powodzeniem wyhodowano w laboratorium ludzkie neurony tyłomózgowia.
Nowe spojrzenie na embrionalny rozwój mózgu
Naukowcy ze Stanford Medicine, we współpracy z badaczami z California Institute of Technology oraz University of California w San Francisco, wykazali, że ludzki mózg rozwija się z dwóch odrębnych populacji komórek progenitorowych. Wyniki prac zespołu kierowanego przez prof. Kyle’a Loha opublikowano we wrześniu 2026 roku w czasopiśmie „Nature Neuroscience”. Odkrycie to umożliwiło przeprowadzenie pierwszej udanej hodowli ludzkich neuronów tyłomózgowia w warunkach laboratoryjnych.
Badacze zidentyfikowali populację komórek z ekspresją genu Otx2, dającą początek przodomózgowiu i śródmózgowiu. Z kolei tyłomózgowie rozwija się z odrębnej grupy komórek wykazujących ekspresję genu Gbx2. Obie populacje pozostają wyraźnie rozdzielone już na wczesnych etapach rozwoju zarodkowego. Analiza struktury chromatyny potwierdziła, że komórki przyszłego przodomózgowia i śródmózgowia różnią się epigenetycznie od tych, z których powstaje tyłomózgowie.
Dotychczasowy model zakładał, że cała cewka nerwowa różnicuje się z pojedynczego, jednorodnego pola komórkowego. Przekonanie to utrudniało hodowlę neuronów pnia mózgu – próbowano skłaniać progenitory przodomózgowia do przyjmowania cech komórek tyłomózgowia, mimo że od początku realizują one odmienne programy rozwojowe.
Przełom w hodowli neuronów i potencjał terapeutyczny
Wykorzystując nowe ustalenia, zespół przekształcił ludzkie pluripotencjalne komórki macierzyste w funkcjonalne neurony ruchowe tyłomózgowia. Uzyskane komórki generowały potencjały czynnościowe i wytwarzały białka charakterystyczne dla struktur kontrolujących mięśnie twarzy, języka oraz gardła. Autorzy publikacji nie określili jednak dokładnej wydajności tej konwersji ani czasu przeżycia neuronów w warunkach in vitro.
Analizy porównawcze wykazały, że dwudzielny model rozwoju występuje u gatunków rozdzielonych przez ponad 550 milionów lat ewolucji – m.in. u kurcząt, danio pręgowanego i jelitodysznych. Choć określenie mózgu jako „dwóch osobnych narządów” ma charakter metaforyczny, a dojrzały organ stanowi jedną spójną całość, nowo odkryty podział ma istotne znaczenie praktyczne.
Stworzony model komórkowy pomoże w badaniu patomechanizmów stwardnienia zanikowego bocznego (ALS) oraz rdzeniowego zaniku mięśni (SMA), a także posłuży do testowania potencjalnych leków. Choć opracowana metoda nie stanowi jeszcze gotowej terapii regeneracyjnej, naukowcy planują dalsze prace nad precyzyjnym poznaniem rozwoju tyłomózgowia i procesów uszkadzających jego struktury.
Dwie populacje komórek progenitorowych w rozwoju mózgu
Komórki Otx2+
Komórki Gbx2+
Najważniejsze dane i ograniczenia badania
| Element | Informacja z artykułu |
|---|---|
| Populacja Otx2+ | Przodomózgowie i śródmózgowie |
| Populacja Gbx2+ | Tyłomózgowie |
| Funkcjonalność uzyskanych neuronów | Generowały potencjały czynnościowe |
| Obszary związane z markerami białkowymi | Kontrola mięśni twarzy, języka i gardła |
| Odległość ewolucyjna analizowanych gatunków | Ponad 550 mln lat |
| Niepodane parametry | Wydajność konwersji i czas przeżycia in vitro |
Opracowanie na podstawie treści artykułu; dane dotyczące publikacji zespołu Stanford Medicine, Caltech i UCSF.
Od komórek progenitorowych do neuronów tyłomózgowia
Opracowanie na podstawie treści artykułu.
Słownik pojęć
- Komórki progenitorowe
- Wczesne komórki rozwojowe, które mogą różnicować się w określone typy komórek, ale mają mniejszy potencjał niż pluripotencjalne komórki macierzyste.
- Komórki pluripotencjalne
- Komórki macierzyste zdolne do różnicowania się w niemal wszystkie typy komórek organizmu.
- Tyłomózgowie
- Tylna część rozwijającego się mózgu, z której powstają m.in. struktury pnia mózgu i móżdżku; w badaniu analizowano pochodzące z niego neurony ruchowe.
- Chromatyna
- Kompleks DNA i białek w jądrze komórkowym, którego organizacja wpływa na dostępność genów i ich aktywność.
- Ekspresja genu
- Proces wykorzystywania informacji zapisanej w genie do wytworzenia RNA lub białka.
- Potencjał czynnościowy
- Krótkotrwała zmiana napięcia błony komórkowej umożliwiająca neuronom przekazywanie sygnałów.
- In vitro
- Określenie badań lub hodowli prowadzonych poza organizmem, w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych.
