Исследование, опубликованное 3 июля в журнале Science, оспаривает фундаментальную догму нейронауки. Долгое время считалось, что создание новых нервных клеток (нейрогенез) у людей прекращается после детства. Теперь ученые представили доказательства, что этот процесс может продолжаться в течение жизни в ключевых областях мозга: гиппокампе, отвечающем за обучение и память, и вентральном стриатуме.
В отличие от быстро обновляющихся клеток кишечника или кожи, большинство нейронов человека считались неизменными на протяжении десятилетий. Эта идея господствовала в науке с конца XX века, несмотря на то, что у грызунов, свиней, обезьян и птиц нейрогенез наблюдается пожизненно. Скептики утверждали, что сложная структура человеческого мозга уникальна и постоянна, а постоянное добавление новых клеток могло бы нарушить его функции. Изучение процесса у живых людей крайне затруднительно, поэтому ученые полагаются на редкие образцы тканей, полученные при операциях (например, у пациентов с эпилепсией) или от умерших доноров.
Предыдущие попытки доказать взрослый нейрогенез с помощью анализа белков или радиоуглеродного датирования возраста нейронов давали противоречивые результаты. Некоторые работы, включая исследование Паредеса 2018 года, не смогли обнаружить новые нейроны там, где их находили другие. Главной проблемой было отсутствие надежного метода идентификации «недостающего звена» – стволовых клеток или клеток-предшественников, способных порождать новые нейроны.
Команда под руководством Фризена (автор-корреспондент), Патерлини и Ионута Думитру поставила цель найти именно эти клетки-предшественники. Ученые составили список генов, активных при нейрогенезе в гиппокампе, подтвердили их на РНК-последовательностях от шести умерших детей и младенцев. Затем они проанализировали митохондриальную РНК из тканей гиппокампа 19 умерших доноров в возрасте от 13 до 78 лет. Применив три различных алгоритма машинного обучения и проверив их на данных мышей и взрослой человеческой коры (ложноположительные результаты составили всего 0,37%), исследователи идентифицировали 354 клетки из сотен тысяч как предшественники новых нейронов.
Среди них были десятки стволовых клеток и нейробластов, найденные у взрослых. Клетки-предшественники распределялись неравномерно: они присутствовали лишь в половине образцов подростков и у пяти из четырнадцати взрослых доноров. Их наличие не имело сильной корреляции с возрастом или диагностированными заболеваниями. Например, у 58-летнего донора без известных патологий было обнаружено значительное количество таких клеток. «Мы уверены в наших данных. Мы хотели бы положить конец спорам», – заявила Патерлини, отметив восьмилетнюю работу над проектом.
Однако критика не заставила себя ждать. Сорреллс, не участвовавший в исследовании, выразил разочарование малым количеством найденных клеток. Он предположил, что они могут быть крайне редки у большинства людей, связаны с заболеваниями или на самом деле являются стволовыми клетками глии – поддерживающих клеток мозга, которые действительно обновляются на протяжении жизни. Паредес, чьи прошлые результаты противоречили выводам новой работы, назвал ее «хорошей отправной точкой», но подчеркнул необходимость дальнейших изысканий.
Для разрешения спора критики требуют прямого морфологического сравнения клеток человека и животных (Паредес) и разработки более совершенных методов визуализации мозга в реальном времени (Сорреллс), что пока недостижимо. Значение окончательного ответа огромно: исследования на животных связывают нарушение нейрогенеза с психическими и нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера. Понимание этого процесса у человека критически важно для поиска методов лечения, поддержания здорового старения и нейропластичности (Фризен), а также для развития регенеративной медицины, способной помочь при травмах мозга (фокус лаборатории Патерлини).
Изображение носит иллюстративный характер
В отличие от быстро обновляющихся клеток кишечника или кожи, большинство нейронов человека считались неизменными на протяжении десятилетий. Эта идея господствовала в науке с конца XX века, несмотря на то, что у грызунов, свиней, обезьян и птиц нейрогенез наблюдается пожизненно. Скептики утверждали, что сложная структура человеческого мозга уникальна и постоянна, а постоянное добавление новых клеток могло бы нарушить его функции. Изучение процесса у живых людей крайне затруднительно, поэтому ученые полагаются на редкие образцы тканей, полученные при операциях (например, у пациентов с эпилепсией) или от умерших доноров.
Предыдущие попытки доказать взрослый нейрогенез с помощью анализа белков или радиоуглеродного датирования возраста нейронов давали противоречивые результаты. Некоторые работы, включая исследование Паредеса 2018 года, не смогли обнаружить новые нейроны там, где их находили другие. Главной проблемой было отсутствие надежного метода идентификации «недостающего звена» – стволовых клеток или клеток-предшественников, способных порождать новые нейроны.
Команда под руководством Фризена (автор-корреспондент), Патерлини и Ионута Думитру поставила цель найти именно эти клетки-предшественники. Ученые составили список генов, активных при нейрогенезе в гиппокампе, подтвердили их на РНК-последовательностях от шести умерших детей и младенцев. Затем они проанализировали митохондриальную РНК из тканей гиппокампа 19 умерших доноров в возрасте от 13 до 78 лет. Применив три различных алгоритма машинного обучения и проверив их на данных мышей и взрослой человеческой коры (ложноположительные результаты составили всего 0,37%), исследователи идентифицировали 354 клетки из сотен тысяч как предшественники новых нейронов.
Среди них были десятки стволовых клеток и нейробластов, найденные у взрослых. Клетки-предшественники распределялись неравномерно: они присутствовали лишь в половине образцов подростков и у пяти из четырнадцати взрослых доноров. Их наличие не имело сильной корреляции с возрастом или диагностированными заболеваниями. Например, у 58-летнего донора без известных патологий было обнаружено значительное количество таких клеток. «Мы уверены в наших данных. Мы хотели бы положить конец спорам», – заявила Патерлини, отметив восьмилетнюю работу над проектом.
Однако критика не заставила себя ждать. Сорреллс, не участвовавший в исследовании, выразил разочарование малым количеством найденных клеток. Он предположил, что они могут быть крайне редки у большинства людей, связаны с заболеваниями или на самом деле являются стволовыми клетками глии – поддерживающих клеток мозга, которые действительно обновляются на протяжении жизни. Паредес, чьи прошлые результаты противоречили выводам новой работы, назвал ее «хорошей отправной точкой», но подчеркнул необходимость дальнейших изысканий.
Для разрешения спора критики требуют прямого морфологического сравнения клеток человека и животных (Паредес) и разработки более совершенных методов визуализации мозга в реальном времени (Сорреллс), что пока недостижимо. Значение окончательного ответа огромно: исследования на животных связывают нарушение нейрогенеза с психическими и нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера. Понимание этого процесса у человека критически важно для поиска методов лечения, поддержания здорового старения и нейропластичности (Фризен), а также для развития регенеративной медицины, способной помочь при травмах мозга (фокус лаборатории Патерлини).
