UNIGE tim je otkrio genetske programe koji omogućavaju motornim neuronima da se povuku iz kičmene moždine. Ovo otkriće otvara izglede za borbu protiv neurodegeneracije.
Motorni korteks se sastoji od neurona odgovornih za kontrakciju mišića. Ovi neuroni imaju ćelijske ekstenzije nazvane aksoni, koji se projektuju iz korteksa u kičmenu moždinu. Tokom razvoja mozga, neki od ovih neurona povlače svoje aksone da projektuju, ne u kičmenu moždinu, već u mozak. Kako se ovo dešava?
Neuronaučnici sa Univerziteta u Ženevi (UNIGE) otkrili su da je sve povezano sa genetskim programiranjem. Zaista, naši geni određuju koji delovi korteksa su posvećeni motornim funkcijama, a koji nisu, usmeravajući neuronske projekcije. Ovo fundamentalno otkriće, objavljeno u časopisu Nature, otvara nove puteve za suzbijanje motoričkih poremećaja.
Moždana kora je spoljašnji deo mozga odgovoran za više kognitivne funkcije, kao što su razmišljanje, percepcija, donošenje odluka, jezik i pamćenje. Takođe obrađuje senzorne informacije i kontroliše kretanje.
Da bi to uradio, deo svog volumena posvećuje pokretu: motornom korteksu. Ovde se neuroni odgovorni za kontrakciju mišića – kortikospinalni neuroni – projektuju na kičmenu moždinu. Uprkos kompartmentalizaciji korteksa, kortikospinalni neuroni se nalaze izvan motornog korteksa. Zašto je ovo?
Da bi odgovorili na ovo pitanje, neuronaučnici su se fokusirali na miša. „Trenutno dostupne tehnologije ne dozvoljavaju nam da se pozabavimo ovim pitanjima kod ljudi. Kortikospinalni neuroni su visoko konzervirani među vrstama i stoga se mogu proučavati kod glodara“, kaže Denis Jabaudon, redovni profesor na Odseku za osnovnu neuronauku na Medicinskom fakultetu UNIGE. i inicijator studije.
Koristeći pristupe koji čine moždano tkivo transparentnim i omogućavaju specifično bojenje podtipova neurona, istraživački tim je prvo proučavao evoluciju kortikospinalnih projekcija tokom razvoja mozga. „Tako smo potvrdili fascinantno zapažanje napravljeno pre nekoliko decenija, ali malo poznato neuronaučnicima“, objašnjava Džabaudon.
Na početku razvoja mozga, neuroni u korteksu projektuju se u kičmenu moždinu. Oni koji će formirati budući motorni korteks ostaju tamo, dok se oni koji će činiti ostatak korteksa postepeno povlače. Na kraju, u mozgu odrasle osobe, neki kortikospinalni neuroni mogu delovati daleko kao kičmena moždina, a drugi sa plićim opsegom delovanja, koji ostaju u samom mozgu.
Džabaudonov tim je zatim uporedio gene koje eksprimiraju ova dva tipa neurona i identifikovao porodicu gena odgovornih za njihovu sposobnost povlačenja. „Bez njih, ovi neuroni bi ostali usidreni u kičmenu moždinu tokom razvoja, a naš korteks bi verovatno bio lišen svojih viših kognitivnih funkcija“, dodaje Jabaudon.
Da bi pokazali važnost ovog genetskog programa, istraživači su se fokusirali na tri gena i, koristeći tehnike za uređivanje gena – CRISPR-Cas9 – bili su u stanju da modulišu njihovu ekspresiju u neuronima sa projekcijama u kičmenu moždinu.
„Ovo je bio veliki tehnički izazov i predstavlja novi način procene uticaja skupa gena na ćelijske mehanizme“, kaže Jabaudon. Tako je bilo moguće prisiliti povlačenje neurona iz kičmene moždine u mozak.
„Razumevanje kako se kortikospinalni neuroni pojavljuju tokom razvoja i kako se projektuju u naš centralni nervni sistem je važno, jer su neophodni za finu motoriku. Međutim, oni su veoma osetljivi na povrede kičmene moždine ili na posledice amiotrofične lateralne skleroze, bolesti. to uzrokuje progresivnu paralizu mišića“, kaže Jabaudon.
„U ovoj studiji smo uspeli da nateramo neurone da se povuku. Ali sve ukazuje na to da bi se moglo uraditi i suprotno, što otvara fascinantne mogućnosti“, dodaje on. Istraživački tim sada razmatra reprogramiranje neuronskih ćelija u drugim kontekstima, kao što su neurodegenerativne bolesti.
