De vroegste stamcellen van het menselijk brein zijn niet alleen passieve bouwers. Ze reageren actief op twee heel verschillende soorten instructies: hoe ze glucose verwerken en fysiek contact met signalen uit een andere hersengebied. Deze ontdekking, gedaan door onderzoekers van de University of California, Los Angeles, onthult een verborgen laag van besluitvorming die de hersenschors vormt vóór de geboorte.
Stamcellen die luisteren naar voeding en aanraking
Radiale glia zijn de stamcellen die verantwoordelijk zijn voor het produceren van een groot deel van de hersenschors, het hersengebied dat gekoppeld is aan denken, geheugen en taal. Deze cellen worden ook verondersteld de ongewoon grote expansie van de menselijke cortex te sturen in vergelijking met andere soorten. Het UCLA-team ontdekte dat radiale glia hun gedrag veranderen op basis van hoe ze voedingsstoffen metaboliseren en op directe fysieke signalen die aankomen vanuit de thalamus, een gebied diep in de hersenen dat sensorische informatie doorgeeft.
Twee studies, één dieper begrip
In één studie, gepubliceerd in het tijdschrift Cell, bouwden onderzoekers een gedetailleerde kaart van het metabolisme in de zich ontwikkelende menselijke cortex. Ze analyseerden gedoneerd menselijk weefsel en hersensferoïden (organoïden) gekweekt uit stamcellen. De resultaten toonden aan dat metabolisme niet alleen de hersengroei op de achtergrond ondersteunt. Het kan actief beïnvloeden welke soorten cellen worden geproduceerd. Radiale glia zijn sterk afhankelijk van de pentosefosfaatroute, een proces dat glucose gebruikt om materialen te maken voor snel delende cellen. Toen de onderzoekers de beschikbare glucose verlaagden, veranderde het gedrag van de cellen.
In een tweede studie, gepubliceerd in Science, richtte het team zich op fysieke signalen van de thalamus. Ze fuseerden thalamische en corticale organoïden om te bestuderen hoe neuronen van de thalamus onrijpe corticale voorlopercellen beïnvloeden. Deze signalen kunnen veranderen welke soorten neuronen worden geproduceerd, waaronder bovenste laag neuronen die bijzonder prominent zijn bij mensen.
Waarom dit lokaal belangrijk is
Het onderzoek werd geleid door Aparna Bhaduri, een assistent-professor in biologische chemie aan de David Geffen School of Medicine aan de UCLA. Haar lab werkte samen met het lab van Heather Christofk, met co-eerste auteurs Jessenya Mil en Jose Soto. Het team bestudeerde gedoneerd menselijk weefsel en in het lab gekweekte organoïden om te begrijpen hoe radiale glia hun beslissingen nemen. Bhaduri merkte op dat radiale glia essentieel zijn om ons menselijk te maken, maar ze staan ook centraal bij veel neurologische ontwikkelingsstoornissen en neuropsychiatrische aandoeningen, evenals kanker. Begrijpen hoe deze cellen keuzes maken zou kunnen helpen verklaren hoe dergelijke aandoeningen ontstaan.
De meeste radiale glia verdwijnen vóór de geboorte, maar vergelijkbare cellen kunnen later opnieuw verschijnen in hersentumoren om redenen die onduidelijk blijven. De nieuwe bevindingen bieden een nauwere blik op de fundamentele processen die het menselijk brein opbouwen, en openen mogelijk deuren naar het begrijpen van ontwikkelingsstoornissen en kankers die deze opmerkelijke stamcellen betreffen.
