Согласно докладу, опубликованному 16 июля 2015 в журнале Cell, ученые превратили клетки кожи пациентов с аутизмом в стволовые клетки и вырастили их в крошечный мозг в лабораторных условиях, открыв неожиданные механизмы заболевания.

стволовые клетки

Клетки кожи пациентов с аутизмом были превращены в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки.

 

Исследователи говорят, что этот метод позволил им преодолеть трудности понимания заболеваний, подобных аутизму и шизофрении, которые влияют на развитие головного мозга, связанные со сложностью болезней и трудностями изучения процессов развития в человеческих тканях.

«Вместо того, чтобы начать с генетики, — говорит старший автор доктор Флора Ваккарино, профессор детской психиатрии и профессор нейробиологии в Йельской школе медицины в Нью-Хевене, штат Коннектикут, — мы начали с биологии самого расстройства, чтобы попытаться получить окно в геном».

Ранее исследователи аутизма должны были изучать геном пациента в поисках мутаций генов, которые могли бы объяснить расстройство, а затем создавали животные или гистологические модели, чтобы изучить эти гены и их влияние на развитие головного мозга.

Исследователи отмечают, что таким способом были обнаружены много редких генов заболевания, но более 80% случаев аутизма все еще не имеют ясной генетической причины.

Доктор Ваккарино сказала: «Это исследование говорит о важности использования человеческих клеток и использовании их в тот способ, который может привести к лучшему пониманию патофизиологии аутизма, а с этим, возможно, и к лучшему лечению».

Исследователи сосредоточились на людях с аутизмом, которые имеют увеличенный головной мозг, что составляет примерно пятую часть всех случаев. Это помогло держаться вне сложных и широкомасштабных клинических характеристик, которые осложняют поиск общих основных лежащих в основе факторов.

После выделения клеток кожи этих людей, а также их здоровых отцов для сравнения, исследователи превратили их в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые затем вырастили в миниатюрные головные мозги, называемые органоидами мозга.

Имея всего несколько миллиметров в диаметре, органоиды, тем не менее, имитировали основы раннего развития человеческого мозга в течение нескольких первых месяцев гестации.

Когда исследователи проанализировали миниатюрные мозги, полученные от пациентов, они обнаружили нарушенную экспрессию сети генов, контролирующих развитие нейронов.

 

«Дисбаланс нейронов»

В органоидах создался дисбаланс нейронов, наблюдалась неожиданная гиперпродукция нейронов, которые подавляют нейронную активность, тогда как нейроны, которые возбуждают партнеров, с которыми они связаны, не были поражены.

Подавив единственный ген, экспрессия которого была ненормально повышена в органоидах пациентов, авторы смогли исправить эту проблему. Этот успех подтверждает, что это возможно – клиническое вмешательство для восстановления баланса нейронов.

Когда различные группы ученых расширят органоиды головного мозга к более поздним стадиям развития – появятся дальнейшие идеи о механизмах заболевания.

Авторы настоящего исследования теперь будут использовать свои данные, чтобы сосредоточиться на неуловимых мутациях или генетических факторах, ответственных за нарушение экспрессии генов и дисбаланс нейронов, обнаруженных в исследовании.