Die frühesten Stammzellen des menschlichen Gehirns sind nicht nur passive Baumeister. Sie reagieren aktiv auf zwei sehr unterschiedliche Arten von Anweisungen: wie sie Glukose verarbeiten und auf physischen Kontakt mit Signalen aus einer anderen Gehirnregion. Diese Entdeckung, gemacht von Forschern der University of California, Los Angeles, offenbart eine verborgene Ebene der Entscheidungsfindung, die die Großhirnrinde vor der Geburt formt.
Stammzellen, die auf Nahrung und Berührung hören
Radialglia sind die Stammzellen, die für die Produktion eines Großteils der Großhirnrinde verantwortlich sind, dem Gehirnbereich, der mit Denken, Gedächtnis und Sprache verbunden ist. Diese Zellen gelten auch als Treiber der ungewöhnlich großen Ausdehnung des menschlichen Kortex im Vergleich zu anderen Arten. Das UCLA-Team fand heraus, dass Radialglia ihr Verhalten ändern, je nachdem, wie sie Nährstoffe verstoffwechseln und auf direkte physische Signale vom Thalamus reagieren, einer Region tief im Gehirn, die sensorische Informationen weiterleitet.
Zwei Studien, ein tieferes Verständnis
In einer Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Cell, erstellten Forscher eine detaillierte Karte des Stoffwechsels im sich entwickelnden menschlichen Kortex. Sie analysierten gespendetes menschliches Gewebe und aus Stammzellen gezüchtete Gehirnorganoide. Die Ergebnisse zeigten, dass der Stoffwechsel die Gehirnentwicklung nicht nur im Hintergrund unterstützt. Er kann aktiv beeinflussen, welche Arten von Zellen produziert werden. Radialglia sind stark abhängig vom Pentosephosphatweg, einem Prozess, der Glukose nutzt, um Materialien für sich schnell teilende Zellen herzustellen. Als die Forscher die verfügbare Glukose senkten, änderte sich das Verhalten der Zellen.
In einer zweiten Studie, veröffentlicht in Science, konzentrierte sich das Team auf physische Signale vom Thalamus. Sie fusionierten thalamische und kortikale Organoide, um zu untersuchen, wie Neuronen vom Thalamus unreife kortikale Vorläuferzellen beeinflussen. Diese Signale können verändern, welche Arten von Neuronen produziert werden, einschließlich oberer Schichtneuronen, die beim Menschen besonders ausgeprägt sind.
Warum das lokal wichtig ist
Die Forschung wurde von Aparna Bhaduri, einer Assistenzprofessorin für biologische Chemie an der David Geffen School of Medicine an der UCLA, geleitet. Ihr Labor arbeitete mit dem Labor von Heather Christofk zusammen, mit den Erstautoren Jessenya Mil und Jose Soto. Das Team untersuchte gespendetes menschliches Gewebe und im Labor gezüchtete Organoide, um zu verstehen, wie Radialglia ihre Entscheidungen treffen. Bhaduri merkte an, dass Radialglia entscheidend dafür sind, uns menschlich zu machen, aber sie stehen auch im Zentrum vieler neurologischer Entwicklungs- und psychiatrischer Störungen sowie von Krebs. Zu verstehen, wie diese Zellen Entscheidungen treffen, könnte helfen zu erklären, wie solche Zustände entstehen.
Die meisten Radialglia verschwinden vor der Geburt, aber ähnliche Zellen können später in Gehirntumoren wieder auftauchen, aus Gründen, die unklar bleiben. Die neuen Erkenntnisse bieten einen genaueren Blick auf die grundlegenden Prozesse, die das menschliche Gehirn aufbauen, und öffnen möglicherweise Türen zum Verständnis von Entwicklungsstörungen und Krebsarten, die diese bemerkenswerten Stammzellen betreffen.
