מחקר חדש: המוח האנושי נוצר משני חלקים שמתפתחים במקביל

חוקרים מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת סטנפורד הגיעו למסקנה שהמוח האנושי אינו מתפתח מאוכלוסייה אחת של תאי אב, כפי שסברו עד כה, אלא משתי שושלות תאים שונות שנוצרות במקביל כבר בשלבים המוקדמים ביותר של התפתחות העובר. אחת מהן מצמיחה את המוח הקדמי והאמצעי, והשנייה את המוח האחורי. מחברי העבודה מציעים לראות במוח איבר מורכב שנוצר משתי מערכות עצבים עתיקות מבחינה אבולוציונית. המחקר פורסם בכתב העת Nature Neuroscience.

המדענים עקבו אחר התפתחות התאים בעוברי עכברים ומצאו שתי קבוצות של תאי אב המופרדות בבירור זו מזו. תאי החלק הקדמי של האקטודרם העצבי, שבהם פעיל הגן Otx2, יוצרים בהמשך את המוח הקדמי והאמצעי. אוכלוסייה אחרת, הקשורה לגן Gbx2, הופכת למוח האחורי. שושלות התאים האלה אינן מתערבבות כבר בשלב הגסטרולציה - שלב מוקדם בהתפתחות העוברית. בחינת מבנה הכרומטין הראתה גם שההתמחות העתידית של התאים האלה מתקבעת מוקדם מאוד.

התוצאות שהתקבלו סייעו להסביר בעיה ותיקה בביולוגיה של התא. במשך זמן רב לא הצליחו המדענים לגדל במעבדה באופן מהימן טיפוסים מסוימים של נוירונים אנושיים של המוח האחורי. המחברים משערים שהשיטות הקודמות ניסו בפועל לאלץ תאים שכבר יועדו ליצירת המוח הקדמי והאמצעי להפוך לתאים של שושלת אחרת. בעזרת מודל ההתפתחות החדש הצליחו החוקרים להפיק מתאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים נוירונים מוטוריים מתפקדים של אזורים מסוימים במוח האחורי. הם יצרו דחפים חשמליים וביטאו חלבונים האופייניים לנוירונים המפעילים את שרירי הפנים והבליעה.

החוקרים מצאו סימנים להפרדה דומה של מערכת העצבים אצל תרנגולות, דגי זברה ותולעי אלון. האחרונות נפרדו מהשושלת האבולוציונית שהובילה לאדם לפני יותר מ-500 מיליון שנה. על בסיס זה משערים המחברים ששתי מערכות נפרדות של תאי אב היו קיימות כבר אצל האב הקדמון המשותף של החולייתנים המודרניים ושל חלק מהחיות הפרימיטיביות יותר לפני כ-550 מיליון שנה, ובהמשך האבולוציה אוחדו מבחינה מרחבית למוח אחד.

החשיבות המעשית של התגלית קשורה בראש ובראשונה ליכולת לחקור מחלות הפוגעות בנוירונים של גזע המוח. בין אלה נמצאות ניוון שרירים שדרתי וטרשת צידית אמיוטרופית (ALS). הפקת הנוירונים האנושיים המתאימים במעבדה תאפשר לחקור את המנגנונים של המחלות האלה בלי הצורך לקבל רקמה מגזע המוח של חולים חיים, ותוכל לשמש בחיפוש שיטות טיפול חדשות.