Използване на кожни клетъчни изследвания за изследване на клетъчната основа на аутизма
Невролози от Медицинския факултет на Станфордския университет изучават клетки от пациенти със синдром на Тимоти, рядко генетично заболяване, което се свързва с една от най-проникващите форми на аутизъм: С други думи, повечето хора с мутация на синдрома на Тимоти имат аутизъм като симптом, сред които други проблеми.
Аутизмът е спектър от нарушения в развитието на нарушено социално и вербално взаимодействие. За съжаление медицинската наука не е разработила метод за лечение на основните причини за аутизъм. Следователно разбирането на това, което се обърква при аутистичното развитие на мозъка, е област на значително разследване.
В настоящото проучване учените предполагат, че аутизмът при пациентите със синдром на Тимоти е причинен от генна мутация, която пречи на комуникацията на нервните клетки.
По-конкретно, учените смятат, че генната мутация прави калциевите канали в невронните мембрани дефектни и пречат на начина, по който тези неврони комуникират и се развиват.
Потокът на калций в невроните им позволява да изстрелват и начинът, по който се регулира калциевият поток, е ключов фактор за това как функционират нашите мозъци.
Изследователите също така откриха, че мозъчните клетки, отглеждани от индивиди със синдром на Тимоти, водят до по-малко от вида клетки, които свързват двете половини на мозъка, както и до свръхпроизводство на два от мозъчните химически пратеници, допамин и норепинефрин. Освен това те откриха, че могат да обърнат тези ефекти, като блокират химически дефектните канали.
Серджиу Паска, д-р и Рикардо Долмеч, д-р, ръководиха изследването, което се публикува онлайн в Природна медицина.
Според изследователите пропуските в разбирането ни за причините за психиатрични разстройства като аутизъм са ги направили трудни за лечение. Естествено, изследванията върху аутизма и други психиатрични и неврологични заболявания са ограничени от невъзможността за вземане на проби и експерименти върху живи мозъчни тъкани.
За да се справят с това, Dolmetsch и неговите колеги използваха нов подход, включващ така наречените индуцирани плурипотентни стволови клетки или iPS клетки.
„Разработихме начин за вземане на кожни клетки от хора със синдром на Тимоти и превръщането им в стволови клетки, след което превръщането на тези стволови клетки в неврони“, каза Долмеч. Учените отглеждат тези iPS клетки като свободно плаващи бучки в богат на хранителни вещества разтвор, по-късно прехвърлящи бучките върху плочи за тъканна култура.
В средата някои от плочите развиват триизмерни, подобни на мозъка сфери, чиито клетки по-късно мигрират навън и узряват в неврони.
Тези неврони образуват три различни слоя, добро първо приближение на живата тъкан в мозъка. Чрез визуализиране на тези неврони под микроскоп и количествено определяне на тяхната генна експресия, учените успяха да характеризират на клетъчно ниво аномалии, които могат да бъдат свързани с аутизъм.
Невроните, отгледани от iPS клетки на синдрома на Тимоти, показват по-големи от нормалните скокове в нивата на калций, което предполага, че калциевите канали са загубили способността си да се изключват. Това предизвика драматични промени в невроналната сигнализация, преконфигурирайки начина на експресия на гените.
Констатацията засилва виждането, че аутизмът е резултат от дефекти в мозъчната свързаност.
Паска и Долмеч имаха момент „аха“, когато осъзнаха, че невроните, израснали от клетките на синдрома на Тимоти, правят твърде много от ензима, който е най-важен за производството на допамин и норепинефрин, които играят важна роля в сензорната обработка и социалното поведение. Реализацията може да предложи важни улики за това какво причинява проблемите, наблюдавани при аутизма.
За да определят дали ензимният подем е обратим, учените са лекували невроните с химикал, който блокира дефектните калциеви канали, наречен росковитин.
Те видяха близо 70 процента намаляване на дела на клетките, произвеждащи ензима, потвърждавайки, че дефектният калциев канал е виновникът за производството на твърде много допамин и норепинефрин. Такава обратимост предполага, че някои клетъчни аномалии при аутизъм могат да бъдат лечими.
Долмеч обаче предупреди, че понастоящем росковитинът не е одобрен за употреба при хора и никога не е тестван при деца. Въпреки че в момента е в клинични изпитвания за рак на белите дробове, той съобщава, че причинява гадене и други странични ефекти.
„Съобщените нежелани реакции вероятно се дължат на факта, че освен насочването към канала, който е мутирал при аутизъм, росковитинът също инхибира киназите, необходими за клетъчната пролиферация“, каза той. „Смятаме, че росковитинът е добра отправна точка, но вероятно трябва да бъде оптимизиран, преди да е полезен при аутизъм.“
Междувременно изследването представлява голямо постижение с успеха си в разработването на техника за пресъздаване на начина, по който невроните на индивиди със синдром на Тимоти се развиват в лаборатория. Това е първият път, когато е възможно да се изследва разстройството в човешки клетки, а не в миши клетки, така че това представлява по-добър клиничен модел, каза Долмеч.
„Тези резултати могат да доведат до много мощен изследователски инструмент“, каза той. "Това е човешко психиатрично заболяване в чашка на Петри."
Източник: Медицински център на Станфордския университет
