Как не заблудиться в извилинах мозга

Исследователям удалось выявить 32 мутации в геноме, которые повышают риск инсультов. Фото PhotoXPress.ru

Мозг как главный «выразитель» нервной системы таит еще много загадок и постоянно преподносит сюрпризы. В далеком 1924 году немецкий эмбриолог Ганс Шпеман перенес кусочек с головы саламандры на ее бок, в результате чего там выросла пятая лапка. Он назвал кусочек «организатором», или индуктором эмбрионального развития. За это открытие Шпеман получил в 1935 году Нобелевскую премию. Закончилась эта «история» индуцированием в 2006 году клеток взрослого организма. Другими словами, удалось так воздействовать на геном взрослых клеток, что они вернулись в плюрипотентное состояние. То есть стали способны давать эмбриональные клетки или, по выбору экспериментаторов, различные типы клеток организма. За создание технологии такого репрограммирования клеток японский исследователь Синъя Яманака из Киотского университета был также удостоен Нобелевской премии.

Мозг, как выяснилось недавно, постоянно находится в тесной связи с микробиомом кишечника, то есть с сообществом его микробов. Сотрудники Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе опубликовали в журнале Cell данные о детях, страдающих эпилепсией и поэтому находящихся на так называемой кето-диете (с пониженным содержанием углеводов и повышенным – жиров). Микрофлора кишечника в этом случае помогает уменьшить судороги.

При этом выяснилось, что микроорганизмы группы Parabacterioides синтезируют гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК), которая, поступая в мозг, регулирует уровень нейтромедиаторов в гиппокампе. Нейроны этого отдела мозга, гиппокампа, помимо хранения памяти могут генерировать судороги.

Психиатры знают о навязчивых состояниях, проявляющихся, например, в частом – до 50 раз в день – мытье рук. В амстердамском медцентре 14 пациентам с таким состоянием вживили по два электрода для стимуляции глубоких структур мозга – передних отделов внутренней капсулы полосатого тела, разделяющего подкорковые образования. Стимуляция привела не только к улучшению состояния людей за счет повышения уровня допамина, представляющего собой главный компонент системы вознаграждения.

Дополнительным «бонусом» стало повышение чувствительности мышц и клеток печени к инсулину, что привело к купированию диабета 2-го типа. Исследователи связывают это с белковыми рецепторами допамина (D1) на мембранах-оболочках нейронов «центра удовольствия». Они доказали благотворное действие этих рецепторов у генетически модифицированных мышей.

Одновременно с этим генетическое приложение журнала Nature опубликовало результаты гигантского международного исследования факторов, определяющих развитие инсультов. Исследовательские консорциумы «просеяли» геномы 521 612 человек (67 162 переживших инсульт и 454 450 контрольных). В результате было выявлено 32 генных локуса (22 из них новые), мутации в которых повышают риски развития ишемических и геморрагических инсультов. Белковые продукты выявленных генов могут стать мишенями для новых лекарственных средств.

Незадолго до открытия Шпемана в Колумбийском университете в Нью-Йорке Томас Морган открыл у мух-дрозофил мутацию, в результате которой они становились бескрылыми. Мутацию сокращенно назвали Wnt и лишь много позже выяснили, что меняющийся при ней ген отвечает за синтез протеина, «стоящего» у самого начала развития эмбриона-зародыша. Действие Wnt на его белковый рецептор приводит к включению гена Nodal, названного так за его активность в «узелке» (node) зародыша.

Белковый продукт Nodal относится к трансформирующим факторам роста, названным так за их способность трансформировать нормальные клетки. Вполне возможно, что именно клетки узелка и являются теми самыми шпемановскими организатороми. К сожалению, до самого последнего времени ученым в силу парламентских запретов на работу с человеческими эмбрионами трудно было проверить это. Но технология индуцированных стволовых клеток позволяет теперь обойти этот бездумный запрет.

Для того чтобы обойти запрет Конгресса на работу с зародышами человека «старше» 14 дней, эмбриологи Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке создали гибрид из клеток человека и… цыпленка. В университете разработали уникальный метод имплантации бластоидов, имитирующих развитие человеческих зародышей, в развивающиеся куриные эмбрионы. С помощью этой методики доказано, что совместного действия белка Wnt и еще одного белка, получившего название активин, вполне достаточно для автономного получения второй оси развития птичьего зародыша. Ее актуализация определяет судьбу дальнейшей специализации (дифференцировки) клеток. Авторы считают, что тем самым подтверждена роль шпемановского организатора, а его клеточная и молекулярная характеристика стала определяющей для дальнейших исследований в эмбриологии человека.