اگرچه مغز به نظر یک اندام واحد میرسد، اما مطالعه جدیدی پیشنهاد میکند که رشد آن از دو نوع متمایز سلولهای اولیه آغاز میشود.
این نتایج دیدگاه دیرینهای را که بر اساس آن یک جمعیت مشترک از سلولهای پیشساز میتواند منجر به کل مغز شود، به چالش میکشد.
این کار توسط دانشمندان دانشکده پزشکی استنفورد با همکاری سایر مؤسسات، از جمله دانشگاه کالیفرنیا در سانفرانسیسکو (UCSF)، رهبری شد.
«این مطالعه کاملاً خلاف جریان آب شنا میکند»، گفت کیل لو، نویسنده ارشد و استاد فوقالعاده زیستشناسی رشد در دانشکده پزشکی استنفورد. اعضای آزمایشگاه، کارولین دانز و ریان جوخای، این مطالعه را رهبری کردند.
پژوهشگران دریافتند که یک گروه از سلولها در جنینهای در حال رشد موش به نواحی جلویی و میانی مغز کمک کردند، در حالی که گروه دیگری به تشکیل مغز عقبی کمک کرد. آنها از سیگنالهای مولکولی درگیر در این فرآیند برای هدایت سلولهای بنیادی انسانی جهت تشکیل زیرمجموعهای از نورونهای حرکتی مغز عقبی استفاده کردند — سلولهایی که تولید آنها در آزمایشگاه دشوار بوده است.
این یافتهها میتواند به محققان کمک کند تا مدلهای بهتری از بیماریهایی که بر نورونهای حرکتی تأثیر میگذارند، از جمله آتروفی عضلانی نخاعی و اسکلروز جانبی آمیوتروفیک، که به نام بیماری لو گریگ نیز شناخته میشود، توسعه دهند.
مغز به طور کلی به سه ناحیه اصلی تقسیم میشود: مغز جلویی، مغز میانی و مغز عقبی. مغز جلویی در وظایف پیچیدهای مانند تفکر و حافظه نقش دارد، در حالی که مغز عقبی به کنترل عملکردهای اساسی مانند تنفس، تعادل و بازتابهای غیرارادی کمک میکند.
مطالعهای در سال ۱۹۵۲ پیشنهاد کرد که یک جمعیت مشترک از سلولهای اولیه میتواند منجر به هر سه ناحیه مغز شود. اما در کار جدید، پژوهشگران الگوهای متمایز فعالیت ژنی را در سلولهای جنین موش که بعداً مغز جلویی و میانی را تشکیل دادند، در مقایسه با سلولهایی که به مغز عقبی کمک کردند، مشاهده کردند.
دانشمندان الگوی مشابهی را در جنینهای میمون ماکاک، مرغ و ماهی زبرا یافتند. آنها تفاوت قابل مقایسهای را در فعالیت ژنی در جنینهای کرم بلوطی (acorn worm) مشاهده کردند. کرمهای بلوطی و مهرهداران آخرین بار بیش از ۵۵۰ میلیون سال پیش جد مشترک داشتند، که نشان میدهد این تفکیک در رشد ممکن است به آن زمان بازمردد.
«من فکر میکنم این موضوع بسیار حیرتانگیز است»، گفت لو. «این مربوط به زمانی بسیار دور در تاریخ زمین است.»
یکی از محدودیتهای این کار این است که نویسندگان نمیتوانند رد کنند که ممکن است دورهای کوتاه در طول رشد وجود داشته باشد که تحلیل آن را از دست داده است و در آن زمان یک نوع سلول پیشساز مشترک میتوانسته کل مغز را تولید کند.
«بسیار سخت است ... که ثابت کنید هیچوقت وجود نداشته است»، گفت لو.
این یافتهها پیامدهای مهمی دارند، به ویژه برای آتروفی عضلانی نخاعی، که یکی از علل اصلی مرگومیر نوزادان ناشی از ژنتیک است. این بیماری باعث مرگ نورونهای حرکتی میشود، از جمله آنهایی که عضلات مورد استفاده برای بلع و تنفس را کنترل میکنند.
نتایج جدید میتواند به دانشمندان کمک کند راهی برای مطالعه آتروفی عضلانی نخاعی در نورونهای حرکتی مغز عقبی که در ظرف آزمایشگاهی پرورش داده میشوند، توسعه دهند.
«SMA چگونه این نورونهای بسیار آسیبپذیر را از بین میبرد؟»، پرسید لو. «و سپس میتوانید داروها را آزمایش کنید تا ببینید چه چیزی میتواند آنها را احیا کند.»