Ανακαλύφθηκε ένα γονίδιο που πυροδοτεί το σχηματισμό του νευρικού συστήματος

Η υπόθεση ότι το νευρικό σύστημα του εμβρύου σχηματίζεται μόνο του, χωρίς συγκεκριμένα σήματα, δεν έχει επιβεβαιωθεί. Ιάπωνες ερευνητές ανακάλυψαν ένα γονίδιο που πυροδοτεί τον μετασχηματισμό των γεννητικών κυττάρων σε νευρικά κύτταρα.

Στη διαδικασία ανάπτυξης του εμβρύου, διακρίνεται ένα σημαντικό στάδιο σχηματισμού τριών βλαστικών στρωμάτων. Στους περισσότερους πολυκύτταρους οργανισμούς, σε κάποιο στάδιο το σώμα του εμβρύου έχει μια τριστρωματική δομή και κάθε ένα από αυτά τα στρώματα - εξώδερμα, μεσόδερμα και ενδόδερμα - είναι ο πρόδρομος μιας ολόκληρης ομάδας ιστών. Έτσι, τα παράγωγα του εξώδερμου θα εκτελούν περιβληματικές και αισθητηριακές λειτουργίες στον μελλοντικό οργανισμό, δηλαδή, μεταξύ άλλων, το εξώδερμο στρώμα του εμβρύου δημιουργεί ολόκληρο το νευρικό σύστημα.

Με βάση τα αποτελέσματα μελετών για τον σχηματισμό νευρικού ιστού, δημιουργήθηκε ένα μοναδικό μοντέλο, σύμφωνα με το οποίο ο νευρικός ιστός σχηματίζεται στο έμβρυο με παθητικό τρόπο. Με άλλα λόγια, όταν έχουν ήδη εξαντληθεί άλλες εναλλακτικές λύσεις ανάπτυξης και δεν υπάρχει ανάγκη σχηματισμού διαφόρων περιβληματικών ιστών, τότε έρχεται η σειρά του νευρικού ιστού. Αυτό υποδηλώνει ότι δεν υπάρχει συγκεκριμένο ενεργό σήμα για να ξεκινήσει αυτή η διαδικασία: τα κύτταρα του εξώδερμου περιέχουν αρκετές πρωτεΐνες αναστολής που περιορίζουν την ανάπτυξη του νευρικού ιστού. Όταν σχηματίζονται όλα τα άλλα, αυτοί οι αναστολείς, μεταφορικά μιλώντας, αφήνουν τα ηνία και ξεκινά η παραγωγή νευρικού ιστού.

Ερευνητές στο Κέντρο Αναπτυξιακής Βιολογίας στο Ινστιτούτο Φυσικής και Χημικής Έρευνας (RIKEN) κατάφεραν να αμφισβητήσουν το μοντέλο ανάπτυξης παθητικού νευρικού ιστού. Μια ομάδα με επικεφαλής τον Yoshiki Sasai εξέτασε τη γονιδιακή δραστηριότητα κατά τη διάρκεια του μετασχηματισμού προδρόμων κυττάρων εμβρυϊκού νευρικού ιστού ποντικού. Διαπίστωσαν ότι το προϊόν ενός γονιδίου, του Zfp521, ενεργοποιεί άλλα γονίδια που εμπλέκονται στη διαδικασία δημιουργίας νευρικού ιστού, ακόμη και παρουσία πρωτεϊνών που αυτά τα γονίδια κανονικά καταστέλλουν.

Κατά τη μελέτη εμβρύων ποντικού, αποδείχθηκε ότι ο εντοπισμός της πρωτεΐνης Zfp521 στο έμβρυο και ο χρόνος δραστηριότητάς της σχετίζονται με τον τόπο όπου ξεκινά ο μετασχηματισμός του εξωδέρματος σε νευρικό ιστό. Εάν σε έμβρυα ποντικού εγχέονταν νευρωνικά πρόδρομα κύτταρα με απενεργοποιημένο το γονίδιο πρωτεΐνης Zfp521 σε πρώιμο στάδιο ανάπτυξης, δεν θα μπορούσαν να ενσωματωθούν στο αναπτυσσόμενο νευρικό σύστημα του εμβρύου. Η επακόλουθη μοριακή γενετική ανάλυση έδειξε ότι αυτό το γονίδιο διεγείρει τον μετασχηματισμό του εξωδέρματος σε νευροεξωδέρμα, από το οποίο, με τη σειρά του, λαμβάνονται οι άμεσοι πρόδρομοι των νευρώνων. Τα πειράματα των Ιαπώνων ερευνητών περιγράφονται λεπτομερώς σε δημοσίευση στο περιοδικό Nature.

Έτσι, ο νευρικός ιστός δεν σχηματίζεται παθητικά και όχι «από μόνος του», αλλά υπό την επίδραση ενός συγκεκριμένου ενεργού ρυθμιστή, ο οποίος ξεκινά τον σχηματισμό του. Η αποκρυπτογράφηση του μηχανισμού μπορεί να αποδειχθεί εξαιρετικά σημαντική για την ιατρική, εάν είναι δυνατόν να αποδειχθεί ότι ο σχηματισμός νευρικού ιστού στους ανθρώπους ξεκινά με τον ίδιο ακριβώς τρόπο.