От клеток кожи к клеткам мозга для целей исследования аутизма

Открытия, сделанные в течение недавних исследований, продвигают наше понимание генетических различий в аутизме и этим приближают нас к разработке методов действенного индивидуального лечения.
Благодаря программе стипендий Мейкснера были достигнуты цели аналитической работы в области трансляционных исследований – «От клеток кожи к клеткам мозга для исследований аутизма». Детальнее выводы исследования описаны в статьях блога о научных работах на сайте Autism Speaks. 
Недавно в научном журнале Cell Reports («Отчеты по исследованиям клеток», США) были опубликованы первые крупные открытия, ставшие результатом этого важного и актуального исследования. Ниже представляем вашему вниманию информацию по этим выводам.

Инновационная технология для исследования мозга
Специалисты в сфере аутизма использовали революционную технологию, которая позволяет брать клетки кожи у участников исследования и трансформировать их в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки или ИПСК. Затем применялся способ, стимулирующий превращение ИПСК в клетки человеческого типа, которые в противном случае было бы трудно изучать. Такие человеческие клетки превратили в нейроны, или нервные клетки мозга, каждая с генетическим составом, который соответствует генетическому составу человека, у которого взяли образец кожи.
У каждого из участников исследования было одно из двух связанных генетических изменений, которые предрасполагают к аутизму. Одно изменение включает удаление области в хромосоме 16, названной 16p11.2. Второе включало в себя дублирование этого же участка. Этот сегмент содержит около 29 генов, многие из которых выполняют важные функции в мозге.

Хотя любое изменение и удаление, и/или дублирование, все равно предрасполагает человека к аутизму, существуют определенные различия.

Человек с удаленной хромосомой 16p11.2, вероятно, может иметь необычно большую голову и страдать тенденцией к ожирению, а также иметь высокий риск развития эпилепсии.

Человек с дупликацией 16p11.2, вероятно, имеет необычно маленькую голову и весит меньше нормы, а также имеет высокий риск развития шизофрении.

От размера нейрона к размеру мозга

Может ли изучение клеток головного мозга пострадавших людей объяснить эти различия? Может ли это помочь определить цели для будущего персонализированного лечения? -Вот некоторые из вопросов, на которые стремились ответить специалисты.

Команда научных сотрудников лаборатории вместе с нашими талантливыми специалистами в области аутизма установила, что нейроны, полученные из ИПСК от носителей удаленной хромосомы 16p11.2, были крупнее и сложнее, чем обычно бывают в типично развивающихся нейронах. У них были более крупные клетки (размер сомы), а также, более длинные ветви (длина дендритов). Напротив, нейроны, полученные из стволовых клеток от носителей дупликации 16p11.2, были меньше по своим размерам и имели более короткие ответвления.
Эти различия могут лежать и в основе разных размеров головы, о чем упоминалось выше. Другими словами, общее увеличение размера нейрона может привести к общему увеличению размера головы, а меньшие нейроны могут привести к уменьшению размера головы.

Важно отметить, что мы также выявили различия в том, как функционируют измененные нейроны. Основная функция нейрона - это общение с другими нейронами. Это делается путем отправки и приема химических сигналов через микроскопический промежуток или синапс между ветвящимися расширениями или дендритами каждой клетки.
Общие различия могут объяснить симптомы аутизма
В ходе исследования было обнаружено, что производные нейроны, как полученные от носителей удаленной хромосомы 16p11.2, так и от носителей дупликации, в результате имели меньше синапсов (связей мозга), по сравнению с нейронами типично развивающихся людей.

Это говорит о том, что измененные нейроны плохо взаимодействуют. Эта двойственная проблема может привести к общему риску развития аутизма и связанных с ним задержек развития, которые мы наблюдаем у людей, имеющих либо удаление, либо дублирование 16p11.2.

Отрадно отметить, что другие исследователи также видели этот тип снижения плотности синапсов в моделях аутизма на мышах, а также в нейронах, полученных из ИПСК, которые они создали из участников исследования с другими типами аутизма. Это говорит о том, что в будущем могут появиться общие стратегии лечения тяжелых форм аутизма - несмотря на то, что существует много разных генетических причин и предрасположенностей к такому состоянию.

Работа над получением знаний, которые способствуют принятию верных решений
Нам предстоит многому научиться на пути к эффективному лечению.

Каковы функции 29 генов в сегменте 16p11.2? Что или кто отвечает за физические и неврологические различия и проблемы со здоровьем, которые мы наблюдаем у людей с дупликацией или удалением 16p11.2?

Мы с нетерпением ждем новых открытий, которые, в свою очередь, приведут нас к решению существующих проблем здоровья у людей с аутизмом для улучшения качества жизни всех членов сообщества, независимо от подтипа расстройств аутистического спектра.

Перевод А.Сокол для 

Ассоциация родителей детей с аутизмом

Comments