Исследователи из Университета Дьюка и Национального университета Сингапура выяснили, как разбудить спящие стволовые клетки в мозге, которые способны превращаться в новые нервные клетки. Нарушения активации нейральных стволовых клеток связывают с возрастным ухудшением когнитивных функций и проблемами с нейроразвитием. Их повторную активацию можно будет использовать в терапии, считают ученые, пишет «Хайтек».
В мозге взрослого млекопитающего большинство нейральных стволовых клеток остаются в состоянии покоя, пока не получат определенные сигналы, которые их активируют. После пробуждения они производят новые нейроны, помогая в восстановлении и росте мозга.
Чтобы изучить активацию, ученые изучали дрозофил. Как и у млекопитающих, нейральные стволовые клетки плодовых мушек остаются в состоянии покоя, пока их не разбудят. Анализ показал, что пробуждение связано с работой астроцитов — глиальных клеток, которые обеспечивают структурную и питательную поддержку нейронов.
Используя микроскопию сверхвысокого разрешения, ученые изучили крошечные волокнистые структуры спящих нейральных стволовых клеток мушек. Эти тонкие структуры диаметром около 1,5 мкм представляют выступы, отходящие от тела клетки, и богаты актиновыми или белковыми нитями. Определенный тип белка формина активирует эти нити и заставляет их собираться.
Ученые наблюдали, что астроциты выделяют специальный сигнальный белок, который запускает цепную реакцию, включающую активацию пути формина для управления движением актиновых нитей. В конечном итоге эти процессы выводят из состояния покоя нейральные стволовые клетки. Затем они начинают делиться, создавая новые нейроны, которые способствуют восстановлению и развитию мозга.
Рецепторный белок GPCR в нейральных стволовых клетках реагирует на белок, секретируемый астроцитами, активируя сигнальный путь, который контролирует образование актиновых филаментов в нейральных стволовых клетках. Примечательно, что GPCR уже используют для лечения различных заболеваний у людей. Поэтому понимание принципов работы пути, который активирует спящие клетки, может обеспечить стратегию использования существующих препаратов для лечения нарушений нейроразвития.
«Это не только расширяет наше фундаментальное понимание того, как астроциты влияют на развитие клеток мозга, но и открывает новые возможности для разработки методов лечения неврологических расстройств, старения мозга и травм», — старший заместитель декана по исследованиям в Duke-NUS Патрик Тан.
В настоящее время исследователи изучают, производят ли астроциты другие сигналы, влияющие на активность нейральных стволовых клеток. Они также планируют изучить, участвуют ли подобные механизмы в развитии человеческого мозга.