Ученые выяснили, почему человеческий мозг так уязвим перед опасными мутациями

Причину такой видовой несправедливости нашли нейробиологи из Лёвенского католического университета и Фламандского института биотехнологий вместе с коллегами, передает cell.com

ASPM — самый частый виновник первичной микроцефалии, редкой наследственной болезни, при которой ребенок рождается с мозгом заметно меньше нормы. У мышей с теми же мутациями мозг уменьшается лишь слегка, тогда как у хорька, у которого кора развивается ближе к человеческому плану, нокаут гена вызывает тяжелую форму болезни. Отчего люди так уязвимы, долгое время оставалось загадкой.

Разгадку искали в органоидах коры мозга — миниатюрных растущих копиях органа, выращенных из стволовых клеток пациентов и из генетически исправленных версий тех же клеток. В здоровых органоидах ранние стволовые клетки делятся с горизонтально лежащим митотическим веретеном — аппаратом, разводящим хромосомы к полюсам делящейся клетки (на 35-ый день так делится более 95% клеток), и лишь со временем начинают его поворачивать. У мутантных клеток-предшественников веретено теряло ориентацию уже на старте, и они преждевременно покидали свою нишу у стенки желудочка мозга.

Эти беглые клетки внешне походили на наружную радиальную глию — главных архитекторов человеческой коры, которые разрастаются сильнее остальных стволовых клеток и обеспечивают нашему виду большую площадь мозга. Полноценными строителями они при этом не становились: гены, поддерживающие размножение и жизнь таких клеток (среди них PTPRZ1, LIFR и SLC1A3), работали вполсилы, а оставшиеся на месте стволовые клетки истощались и чаще гибли. Принудительный перекос веретена в здоровых органоидах воспроизводил всю картину, подтверждая связь причин и следствий.

У грызунов наружной радиальной глии почти нет, поэтому сбои в расписании ее появления почти не отражаются на размере мозга. У человека эти клетки — двигатель неокортекса, так что любая задержка оборачивается микроцефалией. Эволюционное приобретение, увеличившее мозг, одновременно сделало его мишенью: по мысли авторов, та же логика объясняет чувствительность людей и к другим болезням развития мозга. Правда, пока все выводы получены на органоидах — их еще предстоит проверить на тканях развивающегося мозга.