Individuelle Unterschiede in der Gehirnentwicklung durch Morphogene

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die frühe Entwicklung des menschlichen Gehirns wird maßgeblich von zwei Morphogenen, WNT und Sonic Hedgehog, beeinflusst. Diese wirken als molekulare ‘Verkehrspolizisten’, die die Genprogramme steuern, die die Struktur des Gehirns formen. Eine neue Studie zeigt, dass die Empfindlichkeit gegenüber diesen Signalen sowohl zwischen verschiedenen Individuen als auch innerhalb der Zelllinien derselben Person variiert.

Die frühe Entwicklung des menschlichen Gehirns ist ein komplexer Prozess, der durch eine Vielzahl von molekularen Signalen gesteuert wird. Zwei dieser Signale, die Morphogene WNT und Sonic Hedgehog, spielen eine entscheidende Rolle bei der Steuerung der Genaktivität, die die Struktur des Gehirns formt. Eine aktuelle Studie der Yale University hat gezeigt, dass diese Morphogene als molekulare ‘Verkehrspolizisten’ fungieren, die die Differenzierung von Stammzellen in spezialisierte Gehirnzellen lenken.

Interessanterweise variiert die Empfindlichkeit gegenüber diesen Morphogenen nicht nur zwischen verschiedenen Individuen, sondern auch zwischen Zelllinien derselben Person. Dies deutet darauf hin, dass sowohl genetische als auch epigenetische Faktoren eine Rolle spielen. Die Forscher verwendeten ein speziell entwickeltes Gerät namens Duo-MAPs, um Organoide, die aus menschlichen Stammzellen gewonnen wurden, den beiden Morphogenen auszusetzen. Diese Exposition über nur fünf Tage reichte aus, um Genprogramme in Gang zu setzen, die die Entwicklung der Gehirnregionen beeinflussen.

Die Studie hebt hervor, dass die Reaktion auf die Morphogene WNT und Sonic Hedgehog von der genetischen Ausstattung der Spender abhängt. Doch auch innerhalb derselben Zelllinie können epigenetische Veränderungen oder postkonzeptionelle Mutationen zu unterschiedlichen Reaktionen führen. Diese Variabilität zeigt die flexible Natur der Gehirnentwicklung und bietet neue Einblicke, wie individuelle Unterschiede auf molekularer Ebene entstehen.

Die Ergebnisse der Studie haben weitreichende Implikationen für das Verständnis der Gehirnentwicklung. Sie zeigen, dass die menschliche Gehirnentwicklung durch eine relativ kurze Exposition gegenüber zwei Schlüssel-Signalen ausgelöst werden kann und dass sie offenbar sehr robust gegenüber Variationen in der Genexpression ist. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Modellierung und das Verständnis eines entscheidenden Entwicklungsprozesses, der mit spezifischen menschlichen Subjekten in viel präziserer Weise verknüpft werden kann als bisher.

Die Forschung wurde von einem Team unter der Leitung von Flora Vaccarino und Andre Levchenko durchgeführt und in der Fachzeitschrift Cell Stem Cell veröffentlicht. Die Finanzierung erfolgte hauptsächlich durch die National Institutes of Health und das Yale Kavli Institute for Neuroscience. Diese Erkenntnisse könnten nicht nur das Verständnis der Gehirnentwicklung revolutionieren, sondern auch neue Ansätze für die Behandlung von neurologischen Erkrankungen eröffnen.

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