Человеческий мозг, обладая внушительными размерами, становится жертвой своей же величины из-за уязвимости, вызванной мутациями гена ASPM. Эти изменения существенно уменьшают мозг у людей, в то время как у мышей подобные мутации практически не влияют на размеры органа. К такому выводу пришли нейробиологи из Лёвенского католического университета и Фламандского института биотехнологий, совместно с коллегами. Результаты их работы были опубликованы в научном журнале Developmental Cell.
ASPM является одним из основных факторов, вызывающих первичную микроцефалию — редкое наследственное заболевание, при котором новорожденные страдают от заметного уменьшения объема мозга. У мышей с аналогичными мутациями наблюдается лишь незначительное уменьшение мозга, в то время как у хорьков, у которых кора мозга развивается по человеческому типу, нокаут этого гена приводит к тяжелым формам заболевания. Долгое время оставалось неясным, почему именно люди оказываются более уязвимыми к подобным мутациям.
Ответ на этот вопрос искали в органоидах коры мозга — миниатюрных копиях мозга, которые были выращены из стволовых клеток пациентов и их генетически исправленных версий. В здоровых органоидах ранние стволовые клетки делятся с горизонтально ориентированным митотическим веретеном — структурой, отвечающей за распределение хромосом к полюсам делящейся клетки. На 35-й день такого процесса более 95% клеток продолжают делиться, и лишь со временем веретено начинает менять свою ориентацию.
Однако у мутантных клеток-предшественников веретено теряет ориентацию уже в самом начале, что приводит к преждевременному выходу клеток из их привычной ниши у стенки желудочка мозга. Эти клетки внешне напоминают наружную радиальную глию — ключевых архитекторов человеческой коры, которые значительно увеличивают объем мозга. Тем не менее, полноценными строителями они не становятся: гены, отвечающие за размножение и жизнедеятельность этих клеток, такие как PTPRZ1, LIFR и SLC1A3, функционируют с ограниченной эффективностью. В результате оставшиеся стволовые клетки истощаются и чаще погибают. Принудительное изменение ориентации веретена в здоровых органоидах подтвердило связь между наблюдаемыми эффектами.
У грызунов наружная радиальная глия практически отсутствует, поэтому нарушения в ее формировании не оказывают значительного влияния на размеры мозга. Однако у человека эти клетки играют важную роль в развитии неокортекса, и любые задержки в их развитии могут приводить к микроцефалии. Эволюционное изменение, которое привело к увеличению объема мозга, одновременно сделало его уязвимым. По мнению исследователей, данная логика может объяснять чувствительность людей и к другим нарушениям развития мозга. Однако необходимо провести дополнительные исследования на тканях развивающегося мозга, чтобы окончательно подтвердить полученные выводы.
