UNIGE komanda atrado genetines programas, leidžiančias motoriniams neuronams atsitraukti iš nugaros smegenų. Šis atradimas atveria perspektyvas kovojant su neurodegeneracija.
Motorinę žievę sudaro neuronai, atsakingi už raumenų susitraukimą. Šie neuronai turi ląstelių plėtinius, vadinamus aksonais, kurie išsikiša iš žievės į nugaros smegenis. Vystantis smegenims, kai kurie iš šių neuronų atitraukia savo aksonus, kad projektuotųsi ne į nugaros smegenis, o į smegenis. Kaip tai atsitinka?
Ženevos universiteto (UNIGE) neuromokslininkai atrado, kad viskas yra susijusi su genetiniu programavimu. Iš tiesų, mūsų genai apibrėžia, kurios žievės dalys yra skirtos motorinėms funkcijoms, o kurios ne, nukreipdami neuronų projekcijas. Šis esminis atradimas, paskelbtas žurnale Gamtaatveria naujas galimybes kovoti su motorikos sutrikimais.
Smegenų žievė yra išorinė smegenų dalis, atsakinga už aukštesnes pažinimo funkcijas, tokias kaip mąstymas, suvokimas, sprendimų priėmimas, kalba ir atmintis. Jis taip pat apdoroja jutiminę informaciją ir kontroliuoja judėjimą.
Norėdami tai padaryti, dalį savo tūrio jis skiria judėjimui: motorinei žievei. Čia už raumenų susitraukimą atsakingi neuronai – kortikospinaliniai neuronai – išsikiša į nugaros smegenis. Nepaisant žievės suskaidymo, kortikospinaliniai neuronai randami už motorinės žievės ribų. Kodėl taip yra?
Pasirinkimas kūrimo metu
Norėdami atsakyti į šį klausimą, neurologai sutelkė dėmesį į pelę. „Šiuo metu turimos technologijos neleidžia mums spręsti šių klausimų žmonėms. Kortikospinaliniai neuronai yra labai konservuoti įvairiose rūšyse, todėl juos galima tirti su graužikais”, – sako Denisas Jabaudonas, UNIGE Medicinos fakulteto Pagrindinių neurologijos katedros profesorius. ir tyrimo iniciatorius.
Naudodama metodus, kurie daro smegenų audinį skaidrų ir leidžia specifinį neuronų potipių dažymą, tyrimo grupė pirmiausia ištyrė kortikospinalinių projekcijų raidą smegenų vystymosi metu. „Taigi mes patvirtinome įdomų stebėjimą, atliktą prieš kelis dešimtmečius, bet mažai žinomą neurologams“, – aiškina Jabaudonas.
Smegenų vystymosi pradžioje žievės neuronai projektuojasi į nugaros smegenis. Tie, kurie sudarys būsimą motorinę žievę, lieka ten, o tie, kurie sudarys likusią žievės dalį, palaipsniui atsitraukia. Galų gale, suaugusio žmogaus smegenyse kai kurie kortikospinaliniai neuronai gali veikti taip toli kaip nugaros smegenys, o kiti – negiliau, o jie lieka pačiose smegenyse.
Speciali genetinė programa
Tada Jabaudono komanda palygino šių dviejų tipų neuronų išreikštus genus ir nustatė genų šeimą, atsakingą už jų gebėjimą atsitraukti. „Be jų šie neuronai vystymosi metu liktų įsitvirtinę nugaros smegenyse, o mūsų žievė tikriausiai netektų aukštesnių pažinimo funkcijų“, – priduria Jabaudonas.
Norėdami parodyti šios genetinės programos svarbą, mokslininkai sutelkė dėmesį į tris genus ir, naudodami genų redagavimo metodus – CRISPR-Cas9, sugebėjo moduliuoti jų ekspresiją neuronuose su projekcijomis į nugaros smegenis.
„Tai buvo didelis techninis iššūkis ir yra naujas būdas įvertinti genų rinkinio įtaką ląstelių mechanizmams”, – sako Jabaudonas. Taigi buvo galima priverstinai atitraukti neuronus iš nugaros smegenų į smegenis.
Esminis atradimas
„Svarbu suprasti, kaip kortikospinaliniai neuronai atsiranda vystymosi metu ir kaip jie projektuojasi į mūsų centrinę nervų sistemą, nes jie yra būtini smulkiajai motorikai. Tačiau jie yra labai jautrūs nugaros smegenų pažeidimams arba amiotrofinės šoninės sklerozės, ligos, pasekmėms. tai sukelia laipsnišką raumenų paralyžių“, – sako Jabaudonas.
„Šiame tyrime mums pavyko priversti neuronus atsitraukti. Tačiau viskas rodo, kad galima padaryti ir priešingai, o tai atveria patrauklių galimybių”, – priduria jis. Mokslininkų komanda dabar svarsto galimybę perprogramuoti nervines ląsteles kituose kontekstuose, pavyzdžiui, neurodegeneracinėse ligose.