В развивающемся мозге человека есть стволовые клетки, которые делятся намного активнее, чем их эволюционные предшественники у других животных.

Человеческий мозг представляет собой совокупность 16 миллиардов нейронов, которые относятся к сотням разновидностей и которые формируют слои коры, проводящие пути, подкорковые структуры и т. д. Нет нужды ещё раз говорить о том, насколько всё это сложно устроено. До сих пор нейробиологи не вполне понимают, как получается такая сложная структура.

Срез через соматосенсорную кору развивающегося мозга мыши, немногие стволовые нервные клетки окрашены зелёным. (Фото Joseph Elsbernd / Flickr.com.)

Срез через мозг крысы: стволовые клетки окрашены синим, вспомогательные глиальные клетки астроциты – красным, зрелые нейроны – зелёным. (Фото California Institute for Regenerative Medicine / Flickr.com.)

Известно, что за время эволюции человека мозг увеличился в 1 000 раз. Также известно, что во время эмбрионального развития он весь вырастает из тонкого слоя стволовых нервных клеток зародыша. Эксперименты на мышах показали, что все мозговые нейроны у них происходят от особых клеток, называемых радиальной глией, которая находится в так называемой вентрикулярной зоне эмбриона (соответственно, клетки называются vRG – вентрикулярная радиальная глия). Но мозг человека сильно отличается от мозга мыши, так что следовало бы ожидать, что в его развитии есть свои особенности, отсутствующие у прочих млекопитающих.

Очевидно, увеличившийся объём связан с какими-то эмбриональными «ноу-хау», позволяющими нарабатывать больше клеточного материала для растущего органа. Не так давно мы писали о некоем гене ARHGAP11B, который заставляет стволовые клетки мозга делиться активнее. Но кто говорит, что для увеличения объёма мозга эволюция придумала только один механизм? Несколько лет назад Арнольд Кригстейн (Arnold R. Kriegstein) и сотрудники его лаборатории в Калифорнийском университета в Сан-Франциско обнаружили, что у человеческого эмбриона есть ещё один тип нервных стволовых клеток, которые тоже относятся к радиальной глие, но отличаются от тех, первых, и сидят к тому же в другом месте. Эти клетки, названные внешней радиальной глией, или oRG («o» –«outer», то есть «внешний», «наружный»), довольно редки у мышей, но в изобилии есть у приматов.

Дальнейшие эксперименты позволили определить молекулярные отличия двух типов нервных стволовых клеток, а заодно как они соотносятся с разными типами зрелых нейронов. В частности, удалось понять, как oRG удаётся поддерживать стволовые способности, будучи вдалеке от основной «колыбели» стволовых клеток: если прежние клетки радиальной глии могут делиться и становится обычными нейронами, лишь будучи рядом с вентрикулярной зоной, то новые клетки, oRG, работают друг для друга как группа поддержки – на их мембранах есть специальные сигнальные белки, которые помогают им размножаться и генерировать нейроны.

Но главное оказалось в другом. Нервные стволовые клетки «номер один», vRG, дают не слишком много нейронов: от одной vRG для будущего мозга можно получить от 10 до 100 дочерних клеток. В то же время, как пишут исследователи в статье в Cell, нервные стволовые клетки «номер два», oRG, дают намного, намного больше – тысячи потомков, которые могут стать впоследствии не только нейронами, но и вспомогательными глиальными клетками мозга, ухаживающими за нейронами и питающими их. Большинство нейронов человеческого мозга происходят именно из oRG, из стволовых клеток «номер два».

Напрашивается вывод, что человеческий мозг смог увеличиться благодаря новоизобретённой клеточно-стволовой «технологии»: у него появились клетки, которые, во-первых, поддерживали сами себя в стволовом состоянии, и, во-вторых, были намного продуктивнее стволовых клеток предыдущей эволюционной версии. Но это если говорить о фундаментально-эволюционной стороне дела. На практике же полученные результаты пригодятся в изучении самых разных неврологических заболеваний, от микроцефалии до шизофрении, которые довольно трудно исследовать на животных – как раз потому, что развитие и строение их мозга ощутимо отличается от человеческого.