Nabori ljudskog mozga su odmah prepoznatljivi. Zmijasti grebeni i duboke brazde daju mekanom tkivu unutar naše glave strukturu i izgled naboranog oraha.
U vrhove zvane vijuge i pukotine zvane sulci, krajnji sloj moždanog tkiva je presavijen tako da se gomile njegovog tkiva mogu stisnuti u lobanju, a tu se, na naboranoj površini mozga, dešava pamćenje, razmišljanje, učenje i rasuđivanje. .
Ovo savijanje, ili girifikacija, ključno je za pravilno funkcionisanje mozga i sklopove – i kaže se da je to razlog zašto ljudi imaju veće kognitivne sposobnosti od majmuna i slonova, čiji mozak ima neke nabore, i pacova i miševa, čiji mozak sa zaglađenom površinom ih nema.
Sada je tim naučnika otkrio zašto neki ljudi imaju više moždanih nabora od drugih, u stanju koje utiče na normalan razvoj mozga zvanom polimikrogirija (PMG).
U polimikrogiriji, previše vijuga je nagomilano jedan na drugom, što dovodi do nenormalno debelog korteksa i dovodi do širokog spektra problema kao što su kašnjenje u neurorazvoju, intelektualni invaliditet, teškoće u govoru i epileptični napadi.
„Donedavno, većina bolnica koje leče pacijente sa ovim stanjem nije testirala genetske uzroke“, objašnjava neuronaučnik sa Univerziteta Kalifornije u San Dijegu (UCSD) Džozef Glison, jedan od istraživača koji stoje iza nove studije.
Polimikrogirija dolazi u mnogim oblicima, sa lokalizovanim ili široko rasprostranjenim kortikalnim zadebljanjem koje se može otkriti na skeniranju mozga.
Mutacije u 30 gena i prebrojavanje su povezane sa ovim stanjem. Ali kako bilo koja od ovih genetskih grešaka, sama ili u tandemu, rezultira preklopljenim moždanim tkivom ostaje nejasno. Mnogim slučajevima PMG takođe nedostaje genetski uzrok koji se može identifikovati.
Smatra se da ima neke veze sa zakašnjelom migracijom kortikalnih moždanih ćelija u ranom razvoju što dovodi do poremećenog korteksa. Korteks je najudaljeniji sloj mozga sa dva dela velikog mozga, tanki sloj sive materije sastavljen od milijardi ćelija.
Da bi dalje istražio, Glison je sarađivao sa istraživačima na Institutu za ljudsku genetiku i istraživanje genoma u Kairu kako bi pristupio bazi podataka o skoro 10.000 porodica sa Bliskog istoka pogođenih nekim oblikom pedijatrijske bolesti mozga.
Pronašli su četiri porodice sa skoro identičnim oblikom PMG, a sve sadrže mutacije u jednom genu. Taj gen kodira protein koji se drži površine ćelija, sa maštovitim imenom transmembranski protein 161B (TMEM161B). Ali niko nije znao šta je to uradilo.
Gleeson i kolege su u narednim eksperimentima pokazali da se TMEM161B nalazi u većini tipova moždanih ćelija fetusa: u progenitorskim ćelijama koje rastu u specijalizovane neurone, u zrelim neuronima koji pobuđuju ili inhibiraju svoje susede, i u glijalnim ćelijama koje podržavaju i štite neurone na različite načine.
Međutim, TMEM161B je iz porodice proteina koji su se prvi put pojavili, evolucijski govoreći, u sunđerima – koji nemaju mozak.
Ovo je zbunilo Glisona i kolegu neuronaučnika UCSD Lu Vanga koji su se pitali da li protein može indirektno da utiče na preklapanje korteksa mešanjem u neka osnovna ćelijska svojstva koja daju oblik složenim tkivima.
„Kada smo identifikovali TMEM161B kao uzrok, krenuli smo da razumemo kako dolazi do prekomernog savijanja“, kaže Vang, glavni autor studije.
Koristeći matične ćelije dobijene iz uzoraka kože pacijenata, istraživači su generisali organoide, sitne replike tkiva koje se samoorganizuju u plastičnim posudama na način na koji to rade telesna tkiva i organi. Ali organoidi napravljeni od ćelija pacijenata bili su veoma neorganizovani i pokazivali su poremećena radijalna glijalna vlakna.
U mozgu u razvoju, ove progenitorne ćelije – koje stvaraju neurone i gliju – obično se nalaze na vrhu korteksa i šire se radijalno nadole prema donjem sloju kortikalnog tkiva. Ovo stvara sistem skele koji podržava migraciju drugih novoformiranih ćelija kako se korteks širi.
Ali bez TMEM161B, radijalna glijalna vlakna u organoidima su izgubila osećaj na koji način da se orijentišu. Dalji eksperimenti su takođe pokazali da je unutrašnji citoskelet ćelija u neredu.
Dakle, čini se da bez sopstvene unutrašnje skele, radijalna glijalna vlakna ne mogu biti skela koja je potrebna drugim ćelijama da nađu svoj put u mozgu u razvoju.
Iako je ovo otkriće obećavajući korak napred, dajući nam naznake o tome kako se stanje razvija, ono može biti relevantno samo za mali ili još nepoznat deo PMG slučajeva.
Potrebno je mnogo više istraživanja da bismo razjasnili naše razumevanje koliko je ljudi sa PMG pogođeno mutacijama u TMEM161B – ali sada istraživači znaju šta da traže, mogu da pretraže druge skupove podataka tražeći više slučajeva.
„Nadamo se da će ljekari i naučnici moći da prošire naše rezultate kako bi poboljšali dijagnozu i negu pacijenata sa bolestima mozga“, kaže Glison. To je dug put, ali pun nade. Studija je objavljena u PNAS-u.
