Ο εγκέφαλος και το κρανίο είναι ένα βιολογικό δίδυμο – αναπτύσσονται και διαμορφώνονται σε τέλειο συντονισμό κατά τη διάρκεια της πρώιμης ανάπτυξης. Αυτή η στενή συνεργασία δεν είναι τυχαία.

Κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών εξέλιξης, ο εγκέφαλος και το κρανίο έχουν προσαρμοστεί και διαμορφωθεί αμοιβαία για να εξασφαλίσουν προστασία, λειτουργία και επιβίωση.

Οι ερευνητές παρατηρούν αυτή τη σχέση εδώ και πολύ καιρό, αλλά οι γενετικές οδηγίες που ελέγχουν αυτή τη συγχρονισμένη ανάπτυξη – και πώς εξελίχθηκε – παρέμεναν σε μεγάλο βαθμό άγνωστες μέχρι τώρα.

Ερευνητές του Ινστιτούτου Max Planck για την Εξελικτική Βιολογία, υπό την ηγεσία της Markéta Kaucká, ανακάλυψαν ότι το MN1, ένα γονίδιο που αρχικά συσχετιζόταν με όγκους του εγκεφάλου και λευχαιμία, στην πραγματικότητα αναπτύχθηκε πριν από εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια σε πρωτόγονα ασπόνδυλα ζώα.

Με την εμφάνιση των σπονδυλωτών, που διαθέτουν πιο σύνθετους εγκεφάλους και κρανία, το γονίδιο υπέστη δομικές αλλαγές και έγινε απαραίτητο για την ανάπτυξη των σπονδυλωτών.

Οι ερευνητές εντόπισαν την προέλευση του MN1 σε πρωτόγονα ασπόνδυλα ζώα. Αν και διαφέρει δομικά από αυτό των ασπόνδυλων ζώων, η βασική αλληλουχία του MN1 διατηρήθηκε κατά τη διάρκεια της εξέλιξης των σπονδυλωτών.

Στα σπονδυλωτά ζώα με γνάθους, το MN1 απέκτησε ένα νέο σύντομο εξόνιο που κωδικοποιεί μια C-τερματική περιοχή, η οποία κατέστη απαραίτητη για τη λειτουργία του στην ανάπτυξη του εγκεφάλου και τη διαμόρφωση του κρανίου.

Η ομάδα ανακάλυψε ότι το MN1 συμβάλλει στην πρώιμη ανάπτυξη του εγκεφάλου του εμβρύου, καθοδηγώντας τη διαμόρφωση των κρανιακών οστών. Χωρίς το MN1, η τμηματοποίηση του εγκεφάλου είναι μειωμένη, η ανάπτυξη των εγκεφαλικών νεύρων είναι ανώμαλη και τα κρανιακά οστά αναπτύσσονται λανθασμένα – παρόμοια με τα ανθρώπινα σύνδρομα που εκδηλώνονται με σχιστία υπερώας, κρανιακές παραμορφώσεις και νευρολογικές αναπτυξιακές καθυστερήσεις.

Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτές οι ανωμαλίες αντανακλούν τις επιδράσεις που έχουν παρατηρηθεί προηγουμένως από την αλλαγή των επιπέδων ρετινικού οξέος.

Η ομάδα κατάφερε να αποδείξει ότι το MN1 ελέγχει τα επίπεδα του ρετινικού οξέος, ενός μορίου που είναι απαραίτητο για την εμβρυϊκή ανάπτυξη, καθώς και τα πρότυπα έκφρασης των γονιδίων Hox, τα οποία λειτουργούν ως ένα είδος σχεδίου που καθοδηγεί τη δομή του σώματος ενός εμβρύου κατά μήκος του άξονα κεφαλής-ουράς, συνδέοντας έτσι τη λειτουργία του MN1 με μια γνωστή και αρχαία οδό σηματοδότησης.

Συγχρονισμένη ανάπτυξη

Η ανακάλυψη παρέχει πληροφορίες για το πώς αναπτύχθηκαν τα δύο χαρακτηριστικά γνωρίσματα των σπονδυλωτών – ο εγκέφαλος και το κρανίο – και πώς ένα μόνο γονίδιο συμβάλλει στη συγχρονισμένη ανάπτυξη και ανάπτυξή τους. Η έρευνα φωτίζει επίσης μια ευρύτερη έννοια: πώς η εξέλιξη των γονιδίων επιτρέπει την ενσωμάτωσή τους σε αρχαία μοριακά συστήματα και προωθεί καινοτομίες και μακροεξελικτικές μεταβάσεις.

Επιπλέον, τα αποτελέσματα της μελέτης παρέχουν μια εξήγηση για το γιατί ορισμένοι ασθενείς με λευχαιμία δεν ανταποκρίνονται στη θεραπεία με ρετινικό οξύ.

Οι ασθενείς με υψηλά επίπεδα MN1 παρουσιάζουν ανθεκτικότητα στη θεραπεία, η οποία πιθανώς οφείλεται στο γεγονός ότι το MN1 επιτρέπει την ταχεία αποικοδόμηση του φαρμάκου, εμποδίζοντας έτσι τη δράση του.

Η μελέτη αποκαλύπτει επίσης συνδέσεις με πολλές ανθρώπινες ασθένειες, στις οποίες οι συντομεύσεις και οι μεταλλάξεις στο MN1 έχουν συσχετιστεί με νευρολογικές αναπτυξιακές διαταραχές και κρανιοπροσωπικά σύνδρομα.

Πηγές:
Ινστιτούτο Max Planck

Ειδήσεις υγείας σήμερα
Ι. Βαρδακαστάνης: Το αναπηρικό κίνημα συνεχίζει να αγωνίζεται και να διεκδικεί
Ενδυνάμωση των ασθενών: Καμπάνια ευαισθητοποίησης για την ενίσχυση υιοθέτησης της περιτοναϊκής κάθαρσης στην Ελλάδα
Πνευμονία: Βακτηριακό ένζυμο είναι πιθανό να προκαλεί μοιραίες καρδιακές επιπλοκές [μελέτη]