Az agy egységes szervként működik, ám egy új kutatás szerint a különböző részei már az embrionális fejlődés kezdetén eltérő útra lépnek. Ez a felismerés az idegrendszeri betegségek laboratóriumi vizsgálatában is segíthet.
- A kutatásból kiderült, hogy az agy különböző részei már az embrionális fejlődés legkorábbi szakaszában eltérő fejlődési utat követnek.
- Az elő- és középagy, valamint a hátsóagy sejtjei különböző eredetűek, amit egér embriókon végzett vizsgálatokkal igazoltak.
- A tudósok sikeresen állítottak elő laboratóriumban hátsóagyi mozgató idegsejteket emberi pluripotens őssejtekből.
- Ez az áttörés új lehetőséget teremt az olyan betegségek kutatásában, mint az SMA és az ALS, ahol a hátsóagyi idegsejtek károsodása jelentős szerepet játszik.
- A laboratóriumi sejtkultúrák vizsgálata segítheti a betegségek mechanizmusának jobb megértését és a potenciális gyógyszerek fejlesztését, de további kutatásokra van szükség.
Amikor elhatározza, hogy felemeli a kezét, a mozdulat természetesnek és magától értetődőnek tűnik. A háttérben azonban az agy különböző területeinek kell összehangoltan dolgozniuk. A Stanford Egyetem kutatóinak eredménye arra világít rá, hogy ezek a szorosan együttműködő területek már kialakulásuk legkorábbi szakaszában sem feltétlenül ugyanabból a sejtcsoportból indulnak ki.
Mit jelent az, hogy „két agyról” beszélnek?
A megfogalmazás képszerű: az embernek természetesen egy agya van. A kutatás lényege az, hogy az elő- és középagy, valamint a hátsóagy fejlődési eredete különbözik. A két terület később összekapcsolódik, és együtt látja el feladatait.
A hátsóagyhoz tartozó területek többek között a légzés szabályozásában és a mozgások kivitelezésében játszanak szerepet. Az agy más részei a döntéshozatalban, a nyelvhasználatban és az összetett gondolkodásban vesznek részt. Egy mozdulat jó példa az együttműködésükre: a cselekvés elindításához és pontos végrehajtásához több idegrendszeri terület munkájára van szükség.
Egérembriókban követték a fejlődés legelső lépéseit
A kutatók egérembriókat vizsgáltak a fejlődés egy különösen korai szakaszában, a gasztruláció idején. Ekkor kezd kirajzolódni, hogy a sejtekből a későbbiekben milyen szövetek és szervek alakulnak ki.
Két elkülönülő elődsejtcsoportot azonosítottak. Az egyik az elő- és középagy, a másik a hátsóagy kialakulásához kapcsolódott. A csoportokat az Otx2, illetve a Gbx2 gén működése alapján is meg tudták különböztetni. A sejtekben a DNS szerveződése szintén eltérést mutatott, ami arra utal, hogy fejlődési lehetőségeik már korán különböznek.
Az eredmények az agy fejlődésének korai szakaszáról adnak új képet. Az az elképzelés, hogy az evolúció során két ősi idegrendszer kapcsolódhatott össze, a kutatók értelmezése; a korai sejtek vizsgálata önmagában nem jelenti azt, hogy az embernek valaha két különálló agya lett volna.
A laboratóriumban felmerült nehézség vezetett a felismeréshez
A kutatócsoport eredetileg egy gyakorlati problémára keresett választ: miért nehezebb a hátsóagyhoz tartozó bizonyos idegsejteket előállítani és vizsgálni a laboratóriumban, mint más agyterületek sejtjeit? A fejlődési útvonalak közötti különbség segített megérteni, hogy ezekhez a sejtekhez más eljárásra lehet szükség.
Az új ismeretek felhasználásával a kutatóknak sikerült emberi pluripotens őssejtekből hátsóagyi mozgató idegsejteket létrehozniuk. A pluripotens őssejtekből sokféle sejttípus alakítható ki; ebben az esetben olyan sejteket állítottak elő, amelyek laboratóriumi körülmények között vizsgálhatók.
Honnan tudták, hogy valódi idegsejteket hoztak létre?
Ha a kutatók őssejtekből szeretnének egy meghatározott idegsejttípust előállítani, nem elég megvárniuk, amíg a sejtek idegsejtszerű alakot öltenek. Azt is ellenőrizniük kell, hogy valóban az agy keresett területére jellemző tulajdonságokat mutatják-e, és képesek-e az idegsejtektől elvárt működésre.
A Stanford Egyetem kutatói ezért többféleképpen vizsgálták a létrehozott sejteket. Azok elektromos jeleket, úgynevezett akciós potenciálokat adtak le. Ez az idegsejtek működésének egyik alapvető jellemzője: ilyen jelek segítségével továbbítanak információt. A sejtekben emellett olyan fehérjéket is kimutattak, amelyek a hátsóagy arc- és nyelőizmok működésében részt vevő területeire jellemzők. Vagyis nemcsak működő idegsejteket kaptak, hanem a jelek szerint éppen azt a típust, amelyet elő akartak állítani.
Ez teszi az eredményt különösen hasznossá a későbbi kutatások számára. Ha a tudósok megfelelő sejteket tudnak növeszteni a laboratóriumban, közelebbről megfigyelhetik, hogyan működnek, és mi változik meg bennük egy betegség hatására. A tenyésztőedényben lévő sejtek azonban nem adják vissza az egész emberi idegrendszer összetettségét, ezért az ilyen vizsgálatok eredményeit további kutatásokkal kell ellenőrizni.
Miért különösen nehéz az agytörzset érintő betegségeket vizsgálni?
Az agytörzs olyan alapvető működésekben vesz részt, mint a légzés szabályozása, és idegsejtjei a beszédhez, valamint a nyeléshez szükséges izmok mozgatásában is szerepet játszanak. Éppen ezért különösen fontos megérteni, mi történik ezekkel a sejtekkel az olyan betegségekben, mint a gerincvelői izomsorvadás (SMA) vagy az amiotrófiás laterális szklerózis (ALS). Csakhogy a vizsgálni kívánt idegsejtekhez rendkívül nehéz hozzáférni: élő betegekből nem lehet rutinszerűen agytörzsi szövetmintát venni.
A kutatók ezért sejtmodellekre támaszkodnak. Ezek lehetővé teszik, hogy az emberi szervezetben közvetlenül nem megfigyelhető folyamatokat laboratóriumi körülmények között tanulmányozzák. A hátsóagyi mozgató idegsejtek előállítása azonban sokáig maga is akadályt jelentett. Az új kutatás egyik fontos felismerése, hogy ezek a sejtek már a fejlődés legelején más útra lépnek, mint az elő- és középagy sejtjei. Ha a laboratóriumi eljárás nem ezt az utat követi, nehéz a megfelelő sejttípushoz eljutni.
Az újonnan létrehozott idegsejtek segítségével a tudósok most részletesebben vizsgálhatják, hogyan károsodnak a hátsóagy mozgató idegsejtjei, és miként reagálnak a sejtek lehetséges gyógyszerjelöltekre. A felfedezés tehát egyelőre a betegségek megértéséhez ad új eszközt; hogy ebből később kezelés is születhet-e, azt további vizsgálatok dönthetik el.
Miért lehet ez fontos az SMA és az ALS kutatásában?
A gerincvelői izomsorvadás, röviden SMA, és az amiotrófiás laterális szklerózis, azaz ALS, a mozgató idegsejteket érintő betegségek. A beszédhez, a nyeléshez és más mozgásokhoz szükséges idegsejtek károsodásának megértéséhez a kutatóknak olyan sejtekre van szükségük, amelyeket részletesen tanulmányozhatnak.
A laboratóriumban előállított hátsóagyi mozgató idegsejtek új lehetőséget adhatnak erre. Segítségükkel megfigyelhetővé válhat, hogyan zajlanak a betegséggel összefüggő sejtszintű változások, és később lehetséges gyógyszerjelölteket is vizsgálhatnak rajtuk.
Mindez egyelőre kutatási eszköz, nem kész kezelés. Az eredmény jelentősége abban áll, hogy a tudósok közelebb kerülhetnek azoknak az idegsejteknek a megértéséhez, amelyek vizsgálata eddig különösen nehéz volt.
Mikor jár a legjobban az agyunk? A válasz meglepheti, ha már elmúlt 50 éves
- Mikor jár a legjobban az agyunk? A válasz meglepheti, ha már elmúlt 50 éves
- Emberi agyszövetet növesztettek egerekben – a memóriateszten is váratlan eredmény született
- Rendetlenség veszi körül? Így terhelheti észrevétlenül az agyát a vizuális káosz
- Ön képes a sorok között olvasni? Így működik az absztrakt gondolkodás
- Létezik a déjà vu ellentéte – és talán még különösebb érzés a jamais vu
- Nem csak a fáradtság a baj: döbbenetes dolog történik az agyi ereinkkel, amikor rosszul alszunk
Kövesse az Egészségkalauz cikkeit a Google Hírek-ben, a Facebook-on, az Instagramon vagy a X-en,Tiktok-on is!
