ЛАБОРАТОРНО ВЫРАЩЕННЫЕ НЕЙРОНЫ ОТ ДЕТЕЙ С АУТИЗМОМ МУГУТ ПРИВЕСТИ К НОВЫМ МЕТОДАМ ЛЕЧЕНИЯ

Общепризнано, что аутизм - это мозаичное расстройство. Ученые нашли более 500 генетических вариантов, которые можно отнести к факторам риска аутизма, но большинство из них только совсем незначительно повышают риск. И в отношении подавляющего большинства этих вариантов остается только гадать, как они способствуют повторяющемуся поведению, социальным трудностям, языковым нарушениям и другим проблемам. Сегодня некоторые ученые полагают, что обещание лежит в новом методе подхода к разгадке биологии аутизма: собрание клеток от отдельных детей, страдающих аутизмом, и превращение их в нейроны, которые бы можно было затем исследовать в лаборатории. 
"Если мы будем предельно последовательны в подборе двух аутичных персон с очень схожими симптомами, то и тогда мы увидим, что они не обязательно имеют мутации в одинаковых генах", - говорит Элиссон Мьюотри (Alysson Muotri), нейробиолог из Университета Калифорнии, Сан-Диего. "Это не одно заболевание, но очевидно несколько заболевания под «зонтиком» аутизма."
В надежде лучше ухватить смысл этой изменчивости, Мьюотри и несколько других его коллег-ученых обратились к более индивидуализированной стратегии, которая стала возможной только в последние несколько лет. Эти ученые собрали клетки из кожи, крови или - в случае Мьюотри- зубов от детей с аутизмом, и превратили их в нейроны в своих лабораториях. Изучая полученные нейроны под микроскопом и исследуя их электрические свойства, они надеются выяснить, в чем подоплека случившегося у каждого из разных пациентов. И, в идеале, понять, как же это исправить.
Стратегия основана на Нобелевском открытии (Нобелевская премия 2012 года по физиологии и медицине присуждена японскому учёному Синъя Яманаке и британскому биологу Джону Гёрдону за работы в области биологии развития и получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток /ИПСК/. Оплодотворённая яйцеклетка исходно обладает высоким потенциалом. Она тотипотентна (от лат. totalis — всеобщий; potentia — способность), поскольку из неё могут получиться любые клетки будущего организма. По мере развития организма у дочерних клеток потенциал снижается, то есть теряется тотипотентность. Из дочерних клеток возникают многие типы клеток. Это состояние принято называть плюрипотентностью (лат. pluris — многое, но не всё). Соматические клетки (обычные клетки тела) уже растратили свои потенции. Для построения нового организма клетки должны либо так и оставаться на высоком морфогенетическом уровне, либо перепрограммироваться. Некоторые соматические клетки можно перепрограммировать, но только до плюрипотентного состояния. – прим. пер. Е. Мень), что существует возможность развернуть «вспять» зрелые клетки, возвращая их к незрелому состоянию, в котором они приобретают потенциал для превращения в различные типы клеток, в том числе нервные (нейроны). Эти промежуточные клетки называются индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками, или, коротко, плюрипотентныхми клетками.
Первые попытки использовать плюрипотентные клетки для изучения синдрома Ретта и синдрома Тимоти (представляет собой генетический синдром удлинённого интервала QT , вызывающий ряд осложнений со стороны сердечно - сосудистой системы, неврологические расстройства и задержки в развитии – прим. пер. Е. Мень) – двух форм аутизма, вызванных известной локализованной генетической мутацией.
В исследовании, опубликованном недавно в журнале «Молекулярная психиатрия», Мьюотри и его коллеги расширили подход до гораздо более общей ситуации – когда аутизм не имеет конкретной генетической причины. Субъектом был выбран 8-летний мальчик с аутизмом. Его родители отправили Мьюотри один из выпавших зубов ребенка, в лаборатории выделили клетки из пульпы этого зуба, довели до плюрипотентного статуса, а далее плюрипотентные клетки превратили в нейроны.
Под микроскопом стало видно, что эти нейроны не совсем в порядке. Они имели меньше ответвлений и меньше синапсов, чем нейроны, полученные таким же образом, но от клеток людей без аутизма. Кроме того, эти нейроны имели меньшую импульсную активность. Исследователи рассмотрели и тот фактор, который, как они думали, может быть ключевым в отклонении и расположен в геноме мальчика: пациент имеет мутацию, которая разрушает ген под названием TRPC6, кодирующий белок, который регулирует поток ионов кальция в клетки.
Далее исследователи «накормили» нейроны аутичного мальчика препаратом под названием гиперфорин, который повышает активность TRPC6. Результаты получились обнадеживающими: и внешний вид, и возбудимость нейронов приблизилась к норме.
На основании этого и дополнительных экспериментов своей лаборатории, Мьюотри счел мутацию TRPC6 –гена вероятным виновником аутизма этого конкретного мальчика. И это не ген, который когда-либо вообще связывали с аутизмом. Но этого и недостаточно, чтобы сказать, будто это единственная причина. " TRPC6 является одним из генов, который тут задействован ", - прокомментировал Мьюрти. - "Я полагаю, что может быть что-то еще."
Из этой неопределенности исходит вся сложность выявления «кнопки» в случаях так называемых идиопатических случаев аутизма, составляющих подавляющее большинство случаев без известных генетических причин, говорит Рикардо Долметч, международный глава отделения нейронаук Института биомедицинских исследований Новартиса. "Тут нет абсолютной ясности в вызвавших состояние мутациях", - говорит Долметч. "И вы не сможете их определить, не обнаружив их несколько раз."
Долметч был одним из первых исследователей, использовавших плюрипотентные клетки для изучения аутизма, и он считает, что данный подход оправдается, особенно, в части понимания форм аутизма, вызванных горсткой генных мутаций, а не одной локальной разрушительной мутацией. " ИПС клетки будут иметь важное значение для выяснения того, как взаимодействуют эти мутации", - уточняет он.
Конечной целью, разумеется, служит подбор более эффективных методов лечения. Один из оптимистичных сценариев состоит в персонализации лекарств для аутизма за счет оценки врачами данных генома пациента и его нейронов, полученных из плюрипотентных клеток, то есть дифференцированного диагноза и адресного, наиболее эффективного, препарата для конкретного пациента. Медикаменты, кроме того, могут быть проверены на собственных нейронах пациента, прежде чем будут назначены ему самому.
Вряд ли можно говорить как об окончательном доказательстве, но родители мальчика из исследования Мьютори попытались дать ему гиперфорин, препарат, который выключил анатомические и физиологические нарушения в его лабораторно выращенных нейронах. Гиперфорин является ингредиентом зверобоя, и мальчик просто принимал настой травы около месяца, говорит Мьюотри. Его отец, терапевты, и школьные учителя, - все сообщили об улучшении внимания мальчика и социального поведения. 
"У нас есть видео до и после", - комментирует Мьюотри. "Раньше на просьбу сесть и нарисовать нечто ребенок демонстрировал рассеянность, невозможность усидеть и минуты и полную отрешенность и игнорирование. После, через месяц, он уже будет сидеть нормально, сосредотачиваться на человеке, понимать инструкцию и начинать ее исполнять на бумаге».
Но это не однозначное свидетельство, и, например, мать мальчика сказала, что не видит принципиальных изменений в его поведении. И, разумеется, нет никаких оснований предполагать, что зверобой может быть полезен для лечения аутизма у кого-либо без этой специфической мутации, подчеркивает Мьюотри.
Даже если стратегия плюрипотентных клеток может усовершенствовать и уточнить диагностический инструментарий, она обойдется недешево. По оценкам Мьюториi, создание и оценка характеристик нейронов для одного пациента будет стоить около $ 100 000.
Еще одной стороной использования плюрипотентных клеток, помимо того, что они могут привести к улучшению терапии, в гораздо более краткосрочной перспективе станет помощь ученым в идентификации разных категорий аутизма по различению их основных причин. Нейроны и другие клетки, полученные из плюрипотентных клеток, также могут быть использованы в скрининге с высокой пропускной способностью препаратов для выявления перспективных медикаментозных кандидатов: либо новых препаратов, либо уже существующих и одобренных для других расстройств, выходящих рамки лицензированных именно для аутизма. Мьюотри занимается этим в сотрудничестве с Национальным центром продвижения междисциплинарных исследований Национального института здравоохранения, а Долметч говорит, что Novartis уже сделал большие инвестиции в ИПК в направлении аутизма и других поражений головного мозга.
Одним из ограничений данного подхода является то, что относительно небольшое число выращенных в лабораторных условиях нейронов не может сравниться со сложной нейронной сетью в живом мозге человека. Если аутизм вызван неисправностью нейросети из-за патологии клеточного ядра нейрона, плюрипотентные клетки не смогут отразить это. С другой стороны, если проблемы на уровне отдельных клеток являются ключевыми, плюрипотентные клетки могут стать чрезвычайно ценным инструментом. 
Итак, на самом деле сотни генетических вариантов, которые способствуют аутизму, могут существовать, но количество биологических механизмов, определенно запускающих аутизм, со всей очевидностью гораздо меньше. Два новых исследования из всех крупнейших проведенных на сегодняшний день ДНК-исследований при аутизме позволяют предположить, что множество генных мутаций, пойманных в генетических исследованиях аутизма, сводятся всего к двум биологическим процессам: активность регуляторных генов (РЕГУЛЯТОРНЫЙ ГЕН — в широком смысле это любой ген, регулирующий активность других генов – прим. пер. Е. Мень) и синаптическая межнейронная связь (упомянутый TRPC6 не встречался в числе «аутистического» множества генов, но он попадает во вторую категорию).
"Почти наверняка возможных мутаций гораздо больше, чем вообще можно сделать лекарств", - говорит Долметч. "Задача состоит в том, чтобы определить направление, так что нет необходимости делать 600 различных препаратов, можно сделать четыре или пять медикаментов и использовать их в различных комбинациях, которые и будут покрывать большинство разных аутизмов у разных детей." (перевод и редакция Екатерина Мень/Центр проблем аутизма) 

Перевод Е.Мень для ЦПА
Comments