Отгледаха миниатюрен мозък, за да разберат причините за аутизма

Макроцефалията – пропорционално увеличение на главния мозък, често се среща при деца с тежка форма на разстройства от аутистичния спектър (РАС). Заболяването неизбежно се съпровожда с изоставане в умственото развитие и в много случаи води до внезапна смърт.

Досега причините за възникването на различни патологии, свързани с РАС, и пътищата за тяхното лечение остават неизвестни. Но последни изследвания на генни мутации при редки форми на заболяването показват, че нарушенията започват в неправилното развитие на главния мозъка на ембриона.

Флора Бакарино (Flora Vaccarino) от Йейлския университет и колегите ѝ се опитали да открият отклонения при формирането на мозъчната кора. За тази цел те извлекли стволови клетки от кожата на четири деца с макроцефалия, както и от техните родители, нестрадащи от заболяването. След това клетките били препрограмирани по химичен път и ги накарали да се превърнат в микроскопични триизмерни структури, имитиращи развиваща се предна част на човешки мозък.

Както става ясно от статия, публикувана в изданието Cell, миниатюрните органи, отгледани от клетки на болни от РАС и здрави хора, изглеждали различно. Учените сравнили нивото на генна експресия и открили в първия случай повишена активност на гените, които контролират ръста на клетките в мозъка. В резултат клетките на децата се делили по-бързо и образували повече инхибиторни неврони и синапси, които на свой ред потискали други типове клетки.

В мозъка, отгледан от стволови клетки на болни от макроцефалия (вдясно), за разлика от аналогични структури, получени от здрави хора (вляво), се произвеждат повече инхибиторни неврони (в зелено), които потискат активността на други клетки. © Mariani et al./CELL

„Такива нарушения като ускорено делене на клетките, прекомерното производство на инхибиторни неврони и прекаленото количество синапси може да са предшественици на такива аномалии в развитието на мозъка, които се откриват при децата с тежки форми на РАС“, обяснява Вакарино.

По-конкретно изследователите регистрирали десетократно увеличение на активността на гена FOXG1, който играе важна роля в ръста на невроните в стадий на ранно ембрионално развитие. С помощта на съвременни молекулярни технологии те коригирали прекомерната генна експресия и успели да обърнат назад някои негативни невробиологични изменения.

„Регулирайки нивото на експресия на FOXG1, успяхме да предотвратим производството на инхибиторни неврони от клетките на пациента – обяснява Вакарино. – Забележително е, че открихме също връзка между измененията на експресията на този ген и тежестта на макроцефалията и аутизма при пациента.“

Учените смятат, че независимо от неголямото количество изследвани хора, резултатите им представляват основа за бъдещо изучаване на нормалното развитие на човешкия мозък и различните отклонения, включително разстройства от аутистичния спектър.

Например, генът FOXG1 може да бъде използван в качеството на биомаркер за тежки форми на заболявания и да стане потенциална мишена за нови лекарства.