Открытие молекулярного механизма, участвующего в раннем развитии мозга, дает представление о патогенезе микроцефалии
Группа исследователей из Университета Тохоку, Национального центра неврологии и психиатрии и Национального университета Ян Мин Цзяотун открыла новый молекулярный механизм, посредством которого Kif23 (моторный белок, принадлежащий к семейству кинезинов) играет жизненно важную роль в развитии эмбрионального мозга.
Это исследование, опубликованное в журнале EMBO Journal 4 декабря 2024 года, показывает, как дефицит Kif23 у людей может привести к микроцефалии . Это состояние характеризуется аномально маленьким мозгом, связанным с нарушениями развития и когнитивными нарушениями.
«Трудно сказать точно, что именно вызывает микроцефалию, поскольку в этом процессе задействовано множество сложных взаимодействующих факторов», — объясняет научный сотрудник Шармин Нахер. «Таким образом, конкретные молекулярные пути, связывающие генетические мутации со структурными и функциональными нарушениями в развивающемся мозге, остаются в значительной степени неясными».
Преподаватель Такако Киккава добавляет: «Зная больше об этом процессе, можно будет разработать более целенаправленные и эффективные методы лечения микроцефалии».
Это исследование выявило ранее недоизученную молекулу Kif23 как ключевой регулятор развития эмбрионального мозга. Команда лаборатории Осуми обнаружила экспрессию Kif23 в развивающейся коре различных млекопитающих, включая мышей, хорьков и людей.
Это открытие подчеркивает эволюционно консервативную роль Kif23 в сложном развитии мозга млекопитающих. Используя комбинацию экспериментов по потере функции in vivo и передовых технологий визуализации, команда исследовала функцию Kif23 в развитии коры головного мозга у мышей.
Результаты показали, что Kif23 необходим для правильной пролиферации и дифференциации нейронных клеток-предшественников. Нокдаун Kif23 привел к заметному снижению пролиферации клеток в сочетании с увеличением нейрональной дифференциации и апоптоза. Кроме того, команда обнаружила, что фенотипы, вызванные нокдауном Kif23, можно было спасти, введя дикий тип человеческого Kif23, но не варианты Kif23, связанные с микроцефалией.
Это исследование обеспечивает более глубокое понимание молекулярных механизмов, лежащих в основе функции Kif23. Исследователи обнаружили, что дефицит Kif23 нарушает пролиферацию клеток- предшественников , прерывая множественные аспекты деления клеток-предшественников во время раннего формирования мозга.
К таким нарушениям относятся переход от симметричного к асимметричному делению клеток, дефекты цитокинеза, препятствующие правильному разделению дочерних клеток, а также нарушение структурной целостности апикальной поверхности, которая необходима для поддержания апикальных клеток-предшественников.
Идентификация Kif23 как критического игрока в эмбриональном развитии мозга знаменует собой значительный прорыв. «Наша работа не только подчеркивает основные функции Kif23 в развитии мозга, но и предлагает новые идеи патогенеза микроцефалии», — говорит профессор Норико Осуми. «Это исследование также открывает новые возможности для изучения связанных генетических факторов, которые регулируют развитие мозга».
Микроцефалия продолжает оставаться серьезной проблемой общественного здравоохранения, при этом доступны ограниченные варианты лечения. Хотя генетический скрининг облегчает раннюю диагностику, эффективные методы лечения остаются неясными. Текущие результаты подчеркивают новую молекулярную цель, которая может стимулировать развитие точной медицины, чтобы дать надежду тем, кто страдает от этого состояния.