تفکیک مسیرهای رشد در مغز
دانشمندان دریافتند که رشد مغز انسان و مدلهای آزمایشگاهی به دو مسیر مجزا تقسیم میشود. یک نوع از سلولهای پیشساز مسئول شکلگیری مغز پیشین (Forebrain) و مغز میانی (Midbrain) است، در حالی که نوع دوم مسیری کاملاً متفاوت را برای ساخت مغز پسین (Hindbrain) طی میکند. این سلولهای پیشساز در واقع واحدهای سازندهای هستند که در مراحل اولیه رشد جنین حضور دارند و سپس به انواع مختلف سلولهای تخصصی تبدیل میشوند.
نقش ژنهای Otx2 و Gbx2 در تعیین سرنوشت سلولی
تفاوت عملکرد این دو دسته سلول در سطح ژنتیکی نهفته است. پژوهشها نشان میدهد سلولهایی که مناطق مغز پیشین و میانی را میسازند، با استفاده از ژنی به نامOtx2پروتئینهای مشخصی تولید میکنند. در مقابل، سلولهای پیشساز مغز پسین، ژنی به نامGbx2را بیان میکنند. این تفاوت ژنتیکی در واقع نقش یک کلید تعیینکننده را دارد که مشخص میکند هر سلول در نهایت به کدام بخش از مغز تبدیل شود.
دستاورد بیسابقه در تولید نورونهای حرکتی
یکی از مهمترین نتایج این پژوهش، موفقیت دانشمندان در هدایت سلولهای بنیادی پرتوان انسانی (Pluripotent Stem Cells) بود. آنها برای نخستینبار توانستند این سلولها را بهگونهای مدیریت کنند که به نورونهای حرکتی مغز پسین تبدیل شوند. این نورونهای ساختهشده در آزمایشگاه، ویژگیهای حیاتی زیر را دارا بودند:
- دارا بودن فعالیت الکتریکی مشابه نورونهای طبیعی.
- تولید پروتئینهای مخصوص به مغز پسین.
- پاسخ به پیامهای شیمیایی برای تغییر مسیر تکاملی.
تحلیل ساختاری از گاسترولاسیون تا کروماتین
این تیم علمی برای رسیدن به این نتایج، ابتدا نحوه رشد مغز موش را از مراحل بسیار اولیه جنینی، یعنی مرحلهگاسترولاسیون(مرحلهای که لایههای اصلی بدن شکل میگیرند)، تحلیل کردند. آنها سپس تایید کردند که سلولهای بنیادی انسانی نیز بر اساس پیامهای دریافتی، همین مسیرهای تکاملی را طی میکنند.
یافتهها نشان میدهد که نقش این دو نوع سلول پیشساز قابل جابهجایی نیست؛ چرا که نحوه بستهبندی DNA و چشماندازهای کروماتینی (Chromatin Landscapes) در آنها اساساً با یکدیگر متفاوت است و همین تفاوت ساختاری، زیربنای شکلگیری اندام کامل مغز را تشکیل میدهد.