Учёные выяснили, почему некоторые мозги перестают расти слишком рано

Международная команда учёных из Немецкого центра приматов, Медицинской школы Ганновера и Института молекулярной клеточной биологии и генетики Макса Планка выяснила причину микроцефалии (аномально маленького мозга) у детей с редким синдромом Барайтсера-Винтера. Исследование опубликовано в журнале EMBO Reports.

Органоид человеческого мозга. Автор: Индра Нихаус, Медицинская школа Ганновера.

Учёные использовали органоиды мозга — трёхмерные модели, выращенные в лаборатории из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пациентов. Эти клетки несли мутацию в генах актина — ключевого белка цитоскелета, который обеспечивает структуру клетки и участвует в её делении.

Через 30 дней развития органоиды с мутацией были примерно на 25% меньше здоровых. Исследование показало, что мутация нарушает ориентацию деления апикальных клеток-предшественников, которые отвечают за формирование коры головного мозга. В норме эти клетки делятся перпендикулярно поверхности, что позволяет им самовозобновляться. При мутации деление чаще происходит горизонтально или под углом, что приводит к преждевременному превращению апикальных клеток в базальные и сокращению их общего числа.

«Наши анализы ясно показывают, что изменение ориентации деления клеток-предшественников является решающим триггером для уменьшения размера мозга», — говорит руководитель группы в Немецком центре приматов и последний автор исследования Михаэль Хайде.

Эксперимент с использованием технологии CRISPR/Cas9 для внесения той же мутации в здоровые клетки подтвердил, что именно она вызывает все наблюдаемые дефекты.

Открытие помогает понять механизм развития сложных пороков мозга и подчёркивает ценность органоидов в биомедицинских исследованиях. По словам директора Института генетики человека Медицинской школы Ганновера Натальи Ди Донато, результаты важны для диагностики, а в долгосрочной перспективе могут открыть новые подходы к терапии.