Uporaba raziskav kožnih celic za sondiranje celičnih osnov avtizma

Nastajajoče raziskave so napredno znanje o avtizmu s preučevanjem možganskih krogel, vzgojenih v dodelanem postopku iz kožnih celic.

Nevroznanstveniki na Medicinski fakulteti Univerze Stanford so preučevali celice bolnikov s Timothyjevim sindromom, redkim genetskim stanjem, ki je povezano z eno najbolj prodornih oblik avtizma: Z drugimi besedami, večina ljudi z mutacijo Timothyjevega sindroma ima avtizem kot simptom med druge težave.

Avtizem je spekter razvojnih motenj motene socialne in verbalne interakcije. Na žalost medicinska znanost ni razvila metode za zdravljenje vzrokov za avtizem. Posledično je razumevanje, kaj se pri avtističnem razvoju možganov zalomi, precej preučeno.

V sedanji študiji znanstveniki domnevajo, da avtizem pri bolnikih s Timothyjevim sindromom povzroča genska mutacija, ki moti komunikacijo živčnih celic.

Znanstveniki verjamejo, da genska mutacija povzroča okvaro kalcijevih kanalov v membranah nevronov, kar ovira način komuniciranja in razvoja teh nevronov.

Pretok kalcija v nevrone jim omogoča ogenj, način regulacije pretoka kalcija pa je ključni dejavnik delovanja naših možganov.

Raziskovalci so ugotovili tudi, da so možganske celice, pridelane iz posameznikov s Timothyjevim sindromom, povzročile manj vrst celic, ki povezujejo obe možganski polovici, pa tudi prekomerno proizvodnjo dveh možganskih kemičnih sporočil, dopamina in noradrenalina. Poleg tega so ugotovili, da lahko te učinke odpravijo s kemičnim blokiranjem okvarjenih kanalov.

Sergiu Pasca, dr. Med., In dr. Ricardo Dolmetsch, sta vodila študijo, ki je objavljena na spletu v Naravna medicina.

Po mnenju raziskovalcev so zaradi vrzeli v našem razumevanju vzrokov za psihiatrične motnje, kot je avtizem, težko zdraviti. Raziskave avtizma in drugih psihiatričnih in nevroloških bolezni so seveda omejene zaradi nezmožnosti vzorčenja in eksperimentiranja na živih možganskih tkivih.

Da bi to rešili, so Dolmetsch in njegovi sodelavci uporabili nov pristop, ki vključuje tako imenovane inducirane pluripotentne matične celice ali celice iPS.

"Razvili smo način, kako odvzeti kožne celice ljudem s Timothyjevim sindromom in jih pretvoriti v izvorne celice, nato pa te matične celice pretvoriti v nevrone," je dejal Dolmetsch. Znanstveniki so te celice iPS gojili kot prosto plavajoče kepe v raztopini, bogati s hranili, kasneje pa so kepe prenesli na plošče za tkivne kulture.

V mediju so nekatere plošče razvile tridimenzionalne možganske krogle, katerih celice so se kasneje preselile navzven in zorele v nevrone.

Ti nevroni so tvorili tri različne plasti, dober prvi približek živega tkiva v možganih. Z vizualizacijo teh nevronov pod mikroskopom in kvantificiranjem njihove genske ekspresije so znanstveniki na celični ravni lahko označili nepravilnosti, ki so lahko povezane z avtizmom.

Nevroni, vzgojeni iz iPS celic s Timothyjevim sindromom, so pokazali večje kot običajno skoke ravni kalcija, kar kaže na to, da so kalcijevi kanali izgubili sposobnost zapiranja. To je sprožilo dramatične spremembe v nevronski signalizaciji in rekonfiguriralo izražanje genov.

Ugotovitev krepi mnenje, da je avtizem posledica napak v možganski povezanosti.

Pasca in Dolmetsch sta imela "aha" trenutek, ko sta ugotovila, da nevroni, ki rastejo iz celic Timothyjevega sindroma, ustvarjajo preveč encima, ki je najpomembnejši za proizvodnjo dopamina in noradrenalina, ki igrata pomembno vlogo pri senzorični obdelavi in ​​družbenem vedenju. Spoznanje lahko ponudi pomembne namige o tem, kaj povzroča težave, ki jih vidimo pri avtizmu.

Da bi ugotovili, ali je bil vzpon encimov reverzibilen, so znanstveniki nevrone obdelali s kemikalijo, ki blokira okvarjene kalcijeve kanale, imenovano roskovitin.

Ugotovili so skoraj 70-odstotno zmanjšanje deleža celic, ki proizvajajo encim, kar potrjuje, da je okvarjen kalcijev kanal kriv za proizvodnjo preveč dopamina in noradrenalina. Takšna reverzibilnost kaže, da so nekatere celične nepravilnosti pri avtizmu mogoče zdraviti.

Dolmetsch pa je opozoril, da roskovitin trenutno ni odobren za uporabo pri ljudeh in še nikoli ni bil preizkušen pri otrocih. Trenutno je v kliničnih preskušanjih za pljučni rak, vendar naj bi povzročal slabost in druge neželene učinke.

"Poročani neželeni učinki so verjetno posledica dejstva, da roskovitin poleg tega, da cilja na kanal, ki je mutiran pri avtizmu, zavira tudi kinaze, ki so potrebne za celično proliferacijo," je dejal. "Menimo, da je roskovitin dobro izhodišče, vendar ga je verjetno treba optimizirati, preden bo koristen za avtizem."

Študija medtem predstavlja velik dosežek z uspehom pri razvoju tehnike za poustvarjanje razvoja nevronov posameznikov s Timothyjevim sindromom v laboratoriju. Dolmetsch je dejal, da je prvič mogoče raziskati motnjo v človeških celicah namesto v mišjih celicah, zato predstavlja boljši klinični model.

"Ti rezultati bi lahko privedli do zelo močnega raziskovalnega orodja," je dejal. "To je človekova psihiatrična bolezen v petrijevki."

Vir: Univerzitetni medicinski center Stanford