Два параллельных предшественника нейрональной эктодермы участвуют в развитии мозга [1].

На протяжении десятилетий многие ученые считали, что один тип исходной клетки дает начало всему мозгу [2]. См. также PIT00689.

Но эксперименты теперь ставят под сомнение эту фундаментальную картину, предоставляя доказательства того, что для создания этого сложного органа требуется не один, а два типа клеток-предшественников [1].

Исследование показывает, что один тип клеток-предшественников формирует сегмент, называемый задним мозгом, который имеет решающее значение для основных функций, таких как сердцебиение и дыхание. Второй тип клеток-предшественников, в свою очередь, генерирует две структуры: передний мозг, играющий центральную роль в функциях более высокого порядка, таких как рассуждение и планирование, и средний мозг. Работа была опубликована 18/9/2026 в журнале Nature Neuroscience [1].

«Мозг — это один орган, — говорит соавтор исследования Кайл Ло, биолог-исследователь развития из Стэнфордского университета в Калифорнии. — Но он состоит из двух разных частей, которые соединены и работают вместе» [2].

Не все согласны с выводом исследования о том, что мозг произошел от двух популяций клеток, которые не смешивались. Однако работа получила широкое признание за один аспект: авторы нашли эффективный способ стимулировать рост стволовых клеток до клеток двигательных нейронов заднего мозга, которые помогают контролировать такие движения, как глотание. Это может помочь в исследованиях заболеваний, поражающих эти клетки, включая изнурительные нейродегенеративные состояния, такие как болезнь двигательных нейронов, также известная как боковой амиотрофический склероз (БАС) [2].

Исследования стволовых клеток направлены на создание различных типов клеток головного мозга человека. Учитывая многочисленные успехи в преобразовании плюрипотентных стволовых клеток человека (hPS-клеток) в клетки переднего и среднего мозга, здесь мы сосредоточимся на генерации клеток заднего мозга человека — жизненно важной области мозга [3, 4, 5]. В то время как передний мозг выполняет когнитивные процессы более высокого уровня, задний мозг составляет большую часть ствола мозга и координирует жизненно важные процессы, такие как дыхание, питание, сон и бодрствование [3, 4, 5]. Следовательно, повреждение заднего мозга и диффузная интрапонтинная глиома (детский рак заднего мозга) являются смертельными, поскольку они нарушают сознание, ощущения, рефлексы и дыхание. Кроме того, двигательные нейроны заднего мозга проецируются через черепные нервы, иннервируя мышцы лица и шеи, а дегенерация двигательных нейронов заднего мозга, вероятно, нарушает прием пищи и глотание при таких заболеваниях, как спинальная мышечная атрофия и боковой амиотрофический склероз, что приводит к удушью, аспирации, пневмонии и, в некоторых случаях, к смерти. Однако дифференцировка клеток hPS в специфические клетки головного мозга, соответствующие различным областям мозга — таким как передний, средний и задний мозг — основана на схеме развития, определяющей, когда и как происходит диверсификация предшественников клеток головного мозга друг от друга [1].

Одно из возможных толкований карт судьбы заключается в том, что клетки нейронной эктодермы обладают потенциалом для формирования всех областей мозга, но из-за своего положения на более поздних стадиях развития им суждено столкнуться с сигналами, индуцирующими переднюю или заднюю локализацию, которые раскрывают лишь часть их полного потенциала развития. Открытым остается вопрос, являются ли отдельные клетки нейронной эктодермы уже дифференцированными: то есть, могут ли они, подвергаясь воздействию эктопических внеклеточных сигналов, формировать области мозга, которые они обычно не образуют? Чтобы оценить дифференцировку, мы подвергаем клетки нейронной эктодермы воздействию различных сигналов в культуре. Мы до конца не понимаем самые ранние предшественники заднего мозга и внеклеточные сигналы, которые их индуцируют [1].

С этой целью мы заново изучили идентичность, разнообразие и судьбу ранних клеток нейроэктодермы в эмбрионе мыши. В качестве дополнительного подхода мы также смоделировали дифференцировку нейроэктодермы из клеток hPS, с оговоркой, что модели in vitro могут не воспроизводить всю сложность развития in vivo. Мы обнаружили, что во время гаструляции возникают два типа нейроэктодермы — передняя и задняя нейроэктодерма (aNE и pNE соответственно), которым суждено приобрести идентичность переднего/среднего мозга и заднего мозга соответственно. Обнаружение этого разветвления линий развития позволило разработать план дифференцировки клеток hPS в pNE, а затем и в определенные типы нейронов заднего мозга in vitro, что открывает возможности для дальнейших исследований биологии и заболеваний заднего мозга человека [1].

Наши данные свидетельствуют о том, что aNE и pNE уже предназначены для формирования разных областей мозга in vitro. При воздействии сигналов, индуцирующих задний мозг, in vitro, полученные из клеток hPS клетки aNE не могут трансдифференцироваться в задний мозг. В свою очередь, pNE, полученная из клеток hPS, не может трансдифференцироваться в клетки переднего/среднего мозга. С механистической точки зрения, aNE и pNE, полученные из клеток hPS, обладают различными доступными хроматиновыми ландшафтами, что предвещает их различный потенциал развития и, кроме того, препятствует воздействию нежелательных сигналов, индуцирующих развитие клеток [1].

В более широком смысле, наша работа связана с давним вопросом в биологии развития о том, как и когда различные области центральной нервной системы диверсифицируются друг от друга. Важные исследования поставили под сомнение предположение о существовании общего предшественника центральной нервной системы и вместо этого обнаружили отдельные предшественники головного мозга и спинного мозга (последний называется «нейромезодермой»). Таким образом, существуют отдельные передние (специфичные для головного мозга) и задние (специфичные для спинного мозга) предшественники, которые формируют центральную нервную систему [1, 6].

1. Jokhai, Rayyan T., Carolyn E. Dundes, Hadia S. Ahsan, Rachel S. Kang, Rachel EA Salomon-Shulman, Arjun Rajan, Yoon Seok Kim et al. Two parallel neural ectoderm progenitors contribute to the developing brain // Nature Neuroscience (2026): 1-14. doi 10.1038/s41593-026-02433-7. Джохай, Райян Т., Кэролин Э. Дандес, Хадия С. Ахсан, Рейчел С. Канг, Рейчел Э. А. Саломон-Шульман, Арджун Раджан, Юн Сок Ким и др. «Два параллельных предшественника нейрональной эктодермы участвуют в развитии мозга». Аннотация. Когда и как происходит диверсификация различных областей мозга, остается невыясненным. Является ли общий предшественник нейрональной эктодермы источником всего мозга? Или существует множество предшественников нейрональной эктодермы, каждый из которых ограничен формированием определенных областей мозга? Наши исследования прослеживания родословной эмбрионов мышей подтверждают последнюю модель. В ходе гаструляции одновременно возникают два параллельных предшественника мозга: передняя нейрональная эктодерма (предшественник переднего/среднего мозга) и задняя нейрональная эктодерма (предшественник заднего мозга). Дифференцировка человеческих плюрипотентных стволовых клеток в клетки, подобные передней или задней нейрональной эктодерме, показала, что эти линии клеток были предназначены для формирования переднего/среднего мозга и заднего мозга соответственно. Они обладали расходящимися хроматиновыми ландшафтами, предвещающими будущую идентичность переднего/среднего мозга и заднего мозга. Мы также дифференцировали плюрипотентные стволовые клетки человека в двигательные нейроны, специфичные для ромбомеров 5/6 заднего мозга, которые до сих пор было трудно получить in vitro. Таким образом, мы предполагаем, что мозг является составным органом, происходящим из двух ограниченных по дифференцировке предшественников; эти двойные предшественники могут быть эволюционно сохранены на протяжении 550 миллионов лет от полухордовых до млекопитающих.

2. Lynne Peeples. How to make a brain: new experiments challenge existing picture // Nature | News | 18 Sept 2026 doi 10.1038/d41586-026-02943-1. Линн Пиплз. «Как создать мозг: новые эксперименты бросают вызов существующей картине».

3. Moens, Cecilia B., and Victoria E. Prince. Constructing the hindbrain: insights from the zebrafish // Developmental dynamics: an official publication of the American Association of Anatomists 224 (1), 1-17 (2002). doi 10.1002/dvdy.10086. Cited by 266. Моэнс, Сесилия Б., и Виктория Э. Принс. Формирование заднего мозга: выводы, полученные на примере рыбки данио.

4. Krumlauf, Robb, and David G. Wilkinson. Segmentation and patterning of the vertebrate hindbrain // Development 148 (15), dev186460 (2021). doi 10.1242/dev.186460. Cited by 79. Крумлауф, Робб и Дэвид Г. Уилкинсон. Сегментация и формирование структуры заднего мозга позвоночных.

5. Philippidou, Polyxeni, and Jeremy S. Dasen. Hox genes: choreographers in neural development, architects of circuit organization // Neuron 80 (1), 12-34 (2013). doi 10.1016/j.neuron.2013.09.020. Cited by 504. Филиппиду, Поликсени и Джереми С. Дасен. Гены Hox: хореографы в развитии нейронов, архитекторы организации нейронных цепей.

6. Wymeersch, Filip J., Valerie Wilson, and Anestis Tsakiridis. Understanding axial progenitor biology in vivo and in vitro // Development 148 (4), dev180612 (2021). doi 10.1242/dev.180612. Cited by 133. Ваймерш, Филип Дж., Валери Уилсон и Анестис Цакиридис. Понимание биологии осевых клеток-предшественников in vivo и in vitro.