Идентифицировать ген, который является главным регулятором развития человеческого мозга и управляет превращением недифференцированных стволовых клеток в многочисленные другие типы клеток, составляющих человеческий мозг, смогла команда ученых из Университета Висконсин-Мэдисон. Значение этого открытия трудно переоценить, поскольку человеческий мозг, содержащий более 100 миллиардов нейронов и миллиарды других специализированных клеток, представляет собой подлинное чудо природы, это орган, который делает людей уникальными.

Это открытие важно, в частности, и потому, что оно выявило главный генетический фактор, ответственный за «инструктирование» недифференцированных клеток на самых ранних стадиях эмбрионального развития в плане того, в какие клетки головного и спинного мозга им предстоит превратиться. Идентификация гена, известного как Pax6 /буквы латинские/, стала первым, но очень важным шагом к пониманию того, как управлять формированием конкретных типов клеток головного мозга в лабораторных условиях.

Результаты исследования, выполненного в лаборатории Центра Вайсман в университете Висконсин-Мэдисон неврологом Су Чунчжаном, позволили выяснить, сколь большое влияние Pax6 оказывает на нейроэктодерму, структуру которая образуется еще в период эмбрионального развития и производит в большом количестве первичные формы мозговых клеток — нейроны, глиальные клетки и сотни подтипов клеток, составляющих человеческий мозг. «Это хорошо известный ген, — говорит Чжан, профессор анатомии Школы медицины и здравоохранения этого университета. — О нем было известно уже давно из опытов, проводимых на мышах и других животных, но не до конца было понятно, какую роль Pax6 играет в развитии человека.»

Ранее было известно, что у животных этот ген играет роль в развитии глаз и представлен в некоторых нервных клетках. В клетках человека, использовавшихся в новом исследовании, Pax6 присутствовал практически во всех клетках нейроэктодермы. «Факт, что ген Pax6 представлен во всех клетках нейроэктодермы человека, удивил нас. — объясняет Чжан. — Это отличается от того, что мы наблюдаем у животных. Похоже, что на самых ранних стадиях развития клетки человека контролируются иными процессами.»

По мнению специалистов, открытие американских ученых поможет объяснить, почему человеческий мозг больше по размеру и во многих отношениях развит лучше, чем у других живых существ. Стволовые клетки человеческого мозга содержат Pax6 и образуют большое количество клеток коры головного мозга, отмечает Сяо Цинчжан, невролог из Университета Висконсин-Мэдисон. «В развитии человеческого мозга это играет действительно важную роль, поясняет он. — У людей кора — главная часть мозга. У мышей — это меньшая его часть. В некотором смысле это означает, что человеческий мозг регулируется совсем иначе, что и делает человека уникальным».

На практике данное открытие поможет ученым усовершенствовать методы получения определенных типов нервных клеток. Они важны для будущих научных исследований и могут в дальнейшем использоваться в медицине для восстановления поврежденных клеток, которые вызывают такие недуги, как болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз, или болезнь Лу Герига.

«Это дает нам точный и эффективный способ, как превращать стволовые клетки в определенные типы нервных клеток, — говорит Сяо Цинчжан. — Мы можем усовершенствовать этот метод и использовать стволовые клетки на практике.» «До сих пор, мы не знали определяющих факторов формирования каких-либо органов или тканей, — поясняют ученые. — Это первый такой фактор».

Существуют, конечно, другие гены, играющие роль в формировании клеток развивающегося мозга, поясняет Су Чунчжан. «Возможно, нужны дополнительные, но они играют вспомогательную роль, — заявил ученый. — Pax6 является ключевым».