Vědci z Brown University odhalili genetický program řídící navigaci axonů při vývoji nervového systému

Vědci z Brown University identifikovali centrální genetický spínač, který řídí navigaci axonů na dlouhé vzdálenosti během vývoje nervového systému. Studii vedl Alexander Jaworski, Ph.D., spolu s týmem spoluautorů Jane R. Abolafia, Hanna Hameedy, Lakshmi Prakash, Ziqi Wang, Elze Amileviciute a Srikar Dudipala. Výsledky byly publikovány 15. září 2026 v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Výzkumníci se zaměřili na míšní komissurální neurony, jejichž axony musí během vývoje překonat míšní střední čáru a najít cestu ke svým vzdáleným cílům. Tento proces vyžaduje, aby neuron postupně reagoval na různé molekulární signály v jednotlivých úsecích své trasy. Pomocí technologie single-cell RNA sequencing a genetických izolačních nástrojů tým analyzoval více než 12 000 vyvíjejících se neuronů a rozdělil jejich vývoj do čtyř odlišných fází.

„Objevili jsme, že během vývoje neurony aktivují a deaktivují celé skupiny genů, které umožňují jejich axonům růst různými sekcemi jejich cesty,“ uvedl Jaworski. Podle vědců tedy neexistuje jediný gen odpovědný za správné směřování axonu, ale spíše koordinovaná síť genetických programů, které se postupně zapínají a vypínají tak, jak axon prochází jednotlivými fázemi své cesty.

Toto zjištění mění dosavadní pohled na to, jak neurony během embryonálního vývoje najdou cestu ke svým cílům na velké vzdálenosti. Namísto jednoduchého lineárního mechanismu jde o vrstvený systém, v němž každá fáze vývoje vyžaduje aktivaci specifické sady genů odpovídajících aktuálním podmínkám na dané části trasy axonu.

Dlouhodobým cílem výzkumného týmu je vytvořit genetický atlas, který by mohl sloužit jako podklad pro budoucí terapie zaměřené na regeneraci nervové tkáně po poranění míchy nebo po mrtvici. Pokud se podaří přesně zmapovat, které geny se v jednotlivých fázích vývoje aktivují a jak spolu interagují, otevírá se možnost tyto poznatky využít i u dospělých organismů, kde je schopnost axonů regenerovat výrazně omezená.

Po poranění míchy nebo po cévní mozkové příhodě dochází k přerušení nervových drah a poškozené axony obvykle ztrácejí schopnost najít cestu zpět ke svým původním cílům. Podle vědců by aktivace specifických genů identifikovaných v rámci této studie mohla v budoucnu pomoci navrátit axony na správnou trajektorii a obnovit tak alespoň částečně ztracené nervové spojení.

Výzkumný tým zdůrazňuje, že jde zatím o základní výzkum prováděný na vyvíjejícím se nervovém systému, nikoliv o hotovou terapii. Než bude možné podobné poznatky převést do klinické praxe, bude nutné ověřit, zda lze stejné genetické spínače úspěšně aktivovat i v dospělé, již vyvinuté nervové tkáni, kde jsou podmínky pro růst axonů podstatně méně příznivé než během embryonálního vývoje.

Přesto autoři studie považují objev centrálního genetického spínače za významný krok směrem k pochopení mechanismů, které stojí za správným směřováním nervových vláken. Podrobná mapa genové aktivity ve čtyřech fázích vývoje míšních komissurálních neuronů poskytuje konkrétní cíle pro další experimenty, které by mohly otestovat, zda lze podobné procesy uměle vyvolat i mimo přirozený vývoj.

Studie publikovaná v PNAS tak přináší nový pohled na molekulární podstatu axonální navigace a otevírá cestu k dalšímu výzkumu zaměřenému na regenerativní medicínu v oblasti poranění centrální nervové soustavy. Podle týmu z Brown University bude další fází výzkumu ověření, zda identifikované genetické programy fungují podobným způsobem i v jiných typech neuronů a zda by mohly být cíleně využity k obnově funkce po závažných neurologických poraněních.