Учёные выяснили, как стволовые клетки превращаются в обонятельные нейроны

Сигнализация Notch и экспрессия insm1a динамичны и пространственно различны во время обонятельного нейрогенеза. Автор: Stem Cell Reports (2025). DOI: 10.1016/j.stemcr.2025.102575

Клеточная дифференцировка стволовых клеток в специализированные клетки требует множества этапов, включая деление для создания большего количества клеток; определение судьбы, которое представляет собой определение к определённой линии развития; и миграцию для интеграции клетки в её конечное местоположение.

Предыдущие работы in vitro показали, что стволовые клетки могут спонтанно самоорганизовываться в группы специализированных типов клеток, однако мало что известно о том, как это происходит в живых организмах — где плотно населённые микроокружения имеют высокую степень шума в межклеточной сигнализации и вариаций в экспрессии генов.

В своём исследовании и на обложке специального выпуска Stem Cell Reports, посвящённого нейральным стволовым клеткам, исследователи из Университета Алабамы в Бирмингеме и Университета Иллинойса в Чикаго описывают сигнальные механизмы, определяющие один из примеров развития позвоночных — переход от обонятельных стволовых клеток к высоко регенеративным обонятельным нейронам, ответственным за обоняние.

Применяя множество методик, включая высокоразрешающую визуализацию живых эмбрионов рыб данио, количественное отслеживание клеточной судьбы и секвенирование РНК отдельных клеток, исследователи идентифицировали уникальный бистабильный переключатель, который назначает различные клеточные судьбы клеткам-предшественникам и направляет их сборку в клеточные «окрестности». При этом они показали, как сигнализация, направляющая непрерывное нейральное развитие, интегрируется на множестве уровней — отдельных клеток, небольших скоплений клеток и между целыми органами.

Исследование описывает «ранее неизвестную парадигму сборки клеточных окрестностей, посредством которой обонятельный эпителий интегрирует флуктуирующие стохастические сигналы для оптимизации определение судьбы, дифференцировки и интеграции в обонятельную нейрональную розетку», — написали ведущий автор Шриватсан Говинда Раджан, доктор философии, и соответствующий автор Анкур Саксена, доктор философии, из отделения клеточной, развития и интегративной биологии UAB. «Эти находки раскрывают, как стохастические сигнальные сети пространственно-временно регулируют баланс между предшественниками и производными, направляя устойчивый нейрогенез в сложной органной системе».

«Примечательно, что человеческий нос обновляет свои нейроны каждые пару месяцев на протяжении всей нашей жизни», — сказал Саксена. «Учитывая эту необычную нейрорегенерацию, мы хотели ответить на фундаментальный вопрос: как стволовые клетки направляют флуктуирующие сигналы, чтобы снова и снова создавать новые нейроны?»

«Теперь мы развиваем наши молекулярные «ответы» из модельной системы рыб данио, задаваясь вопросом, могут ли выявленные молекулярные пути быть применены в других контекстах для формирования нервной системы у позвоночных. В долгосрочной перспективе мы надеемся открыть новые терапевтические возможности для пациентов с нейроразвивающими или нейродегенеративными расстройствами».

Соавторами исследования с Раджаном и Саксеной в работе «Окрестности предшественников функционируют как транзитные ниши для поддержания обонятельного нейрогенеза» выступили Линн М. Нэки, отделение клеточной, развития и интегративной биологии UAB; и Джозеф Н. Ломбардо, Фарид Манучерфар, Каелан Вонг, Пинал Канабар, Элизабет А. Сомоджи, Хоселин Гарсия, Марк Майеншайн-Клайн и Джи Лян из Университета Иллинойса в Чикаго.

Больше информации: Sriivatsan G. Rajan et al, Progenitor neighborhoods function as transient niches to sustain olfactory neurogenesis, Stem Cell Reports (2025). DOI: 10.1016/j.stemcr.2025.102575

Источник: University of Alabama at Birmingham