След години на дебати, сега учени предоставят нови доказателства за доживотното създаване на човешки мозъчни клетки, които могат да информират бъдещите терапии за неврологични заболявания

Използвайки транскриптомика и машинно обучение, учени са наблюдавали образуването на нови неврони в мозъка на възрастен човек.

В различни тъкани на човешкото тяло – кожата, лигавицата на храносмилателния тракт и кръвта – редовно се подмладяват чрез образуването на нови клетки, процес, който е от решаващо значение за правилното им функциониране. По подобен начин някои мозъчни функции, като формиране на паметта и регулиране на настроението, включват раждането на нови неврони. Въпреки че проучванията съобщават за неврогенеза в мозъка на възрастни гризачи, противоречиви доказателства подхранват десетилетен спор относно това дали и как се образуват нови неврони в мозъка на възрастни хора.

В ново проучване, публикувано в Science, изследователи от Института Каролинска използват транскриптомика и машинно обучение, за да покажат, че невронни прогениторни клетки и техни наследници, новородени незрели неврони, присъстват от детството до старостта при хората.

Транскриптомиката е наука, изучаваща транскриптома или пълният набор от РНК транскрипти в клетка или тъкан. Тя включва анализ на РНК молекули, за да се разберат моделите на генна експресия и как тези модели са свързани с клетъчната функция и заболявания.

„Това ни дава важна част от пъзела в разбирането как работи човешкият мозък и се променя по време на живота“, съобщава в изявление Йонас Фрисен (Jonas Frisén), биолог по стволови клетки в Института Каролинска и автор на изследването. „Нашето изследване може да има значение и за разработването на регенеративни лечения, които стимулират неврогенезата при невродегенеративни и психиатрични разстройства."

В началото на 20-ти век учените смятали, че генерирането на нови неврони спира скоро след раждането. В края на 20-ти век се извършват поредица от експерименти, които посяват семена на съмнение относно тази представа. Използвайки техники като генетично проследяване, ДНК маркиране и изображения на живо, изследователите започват да надничат в мозъците на гризачи, фокусирайки се върху хипокампуса – регион, решаващ за паметта, обученето и контрола на настроението.

Изследователите са наблюдавали делящи се прогениторни клетки и нови незрели неврони при животни на различна възраст. Окуражени от тези резултати, учените се насочват към човешкия хипокампус, но точно тогава нещата се разпадат. Технически предизвикателства, като лошото пренасяне на маркери за невронни прогенитори от изследвания върху гризачи към човешки проби и оскъдния брой на прогениторите сред другите неврони, създават несъответствия в наблюденията от различните групи.

За да преодолеят тези бариери, Фризен и неговият екип анализират РНК сигнатурите на клетки от детството до старостта, използвайки едноядрено РНК секвениране. Първо, те изолират повече от 100 000 ядра от постмортална хипокампална тъкан на хора от нула до петгодишна възраст („детска кохорта“), секвенират РНК и търсят маркери, свързани с неврални прогениторни клетки. В съответствие с предишни открития на Фризен и други групи, те идентифицират неврални прогенитори и незрели неврони в тези проби. По подобен начин те събират повече от 200 000 хипокампални ядра от индивиди на възраст от 13 до 78 години („възрастна кохорта“) и анализират техния РНК експресионен профил.

За да открие надеждно неврални прогенитори в възрастната кохорта, екипът обучава модел за машинно обучение върху данните от детската кохорта, за да идентифицира сигнатурите на тези клетки. Моделът отчеита наличието на невронни прогенитори и незрели неврони в хипокампална тъкан на възрастни, чиито РНК сигнатури съответстват на ранните етапи на невронно развитие.

„Вече успяхме да идентифицираме тези клетки на произход, което потвърждава, че в хипокампуса на мозъка на възрастни хора продължава образуването на неврони“, разказва Фрисен.

Изследователите също така отбелязват вариациите между отделните индивиди в различните възрасти. Двама от 14-те възрастни са имали значително по-голям брой прогенитори, докато петима не са показали доказателства за продължаваща неврогенеза. Авторите на изследването обаче все още не са проучили дали тези разлики произтичат от техническа вариабилност или от основни биологични механизми.

Тъй като много неврологични заболявания засягат жизнеспособността на мозъчните неврони, екипът смята, че техните открития биха могли да дадат тласък на изследването на ефектите от патологията и генетиката върху доживотното раждане на невроните.

Справка:

    Banjac I, et al. Maintenance of high-turnover tissues during and beyond homeostasis. Cell Stem Cell. 2023;30(4):348-361.
    Denoth-Lippuner A, Jessberger S. Formation and integration of new neurons in the adult hippocampus. Nat Rev Neurosci. 2021;22(4):223-236.
    Dumitru I, et al. Identification of proliferating neural progenitors in the adult human hippocampus. Science. 2025;389(6755):58-63.
    Sorrells SF, et al. Human hippocampal neurogenesis drops sharply in children to undetectable levels in adults. Nature. 2018;555(7696):377-381.
    Moreno-Jiménez EP, et al. Adult hippocampal neurogenesis is abundant in neurologically healthy subjects and drops sharply in patients with Alzheimer’s disease. Nat Med. 2019;25(4):554-560.

Източник: New Neurons Continue to Form in Adult Human Brains, Sahana Sitaraman, The Scientist