Matične stanice koje se koriste za praćenje autizma natrag do stvaranja neurona

Promjene genske aktivnosti dolaze prije bilo kakvih vidljivih razlika u neuronima.

 

Dok je autizam spektar poremećaja, jasno je da značajniji slučajevi uključuju fizičke razlike u nervnim stanicama mozga. Nekoliko je studija izvijestilo o višku povezanosti između neurona u mozgu osoba s autizmom. Ali kada se to događa? Promjene u neuronskim vezama ključne su komponente učenja i pamćenja i mogu se dogoditi u bilo kojem trenutku života; velike reorganizacije u povezivanju javljaju se od prije rođenja do kasnih tinejdžera.

Aekdotična izvješća o simptomima autizma često ukazuju na početak između jedne i dvije godine. No, nova studija stavlja kritičnu točku iznimno rano u razvoj embrija – u trenutku prije nego što uopće postoje bilo kakve zrele živčane stanice.

Niz izazova

Shvatiti kako počinje autizam komplicirano je. Za početak, to je spektar koji može uključivati ​​više od jednog poremećaja. Također ne možete unaprijed znati tko će ga razviti, tako da je možete pogledati samo retrospektivno, nakon što su problemi očigledni. Konačno, ljudski mozak jednostavno nije nešto na što možete etički raditi invazivne pokuse.

Novi rad se oslanja na tehnike koje nisu bile dostupne tek prije nekoliko desetljeća. Sada znamo kako uzeti stanice kože i pretvoriti ih u matične stanice. U mogućnosti smo usmjeriti matične stanice da se razvijaju duž linija koje doprinose razvoju mozga. Možemo strukturirati taj razvoj u tri dimenzije da bi proizveli minijaturnu verziju zrelog tkiva, nazvanog organoid. U kombinaciji, ovi pristupi omogućuju nam da proučavamo razvoj autizma koristeći samo nešto malo uzorka kože od autističnih pojedinaca.

Za novo istraživanje, veliki međunarodni tim dobio je stanice kože od osam osoba s autizmom i pet kontrola. One su pretvorene u matične stanice, a zatim potaknute da se razvijaju putem koji vodi do neurona poput mozga. Ovaj put uključuje međukorak, koji se naziva živčana matična stanica, u kojoj su stanice posvećene razvoju kao živčane stanice, ali nisu usvojile zreli, specijalizirani identitet živčanih stanica (zrele stanice pripadaju različitim populacijama, kao što je zubatasti girus koji proizvodi serotonin). stanica, itd.). Kao što smo vidjeli u prošlim studijama, zrele živčane stanice nastale iz autističnih pojedinaca stvorile su vrlo složene obrasce razgranatih aksona u usporedbi s kontrolnim stanicama.

U pet različitih vremenskih točaka tijekom razvoja ovih stanica, istraživači su izdvojili živčane stanice ili živčane stanice-u-biti. Zatim su dobili celu RNK iz stanica, koja osigurava prozor u aktivnost gena. Zatim su istraživači proveli računsku analizu kako bi identificirali skupine gena koji su bili aktivni u određenim koracima. Time su identificirane tri različite skupine gena (koje su nazvale “moduli”) koje su definirale različite faze razvojnog procesa. O tim stadijima možete misliti kao o pre-neuronu, živčanim matičnim stanicama i neuronu koji sazrijeva.

Ubrzani razvoj

Kada su ovi moduli uspoređeni u stanicama autističnih pojedinaca i kontrola, nije bilo mnogo razlika u dvjema oblicima koji su obilježili kasniju fazu razvoja. Međutim, čini se da je najraniji aktivni modul bio aktivan na ubrzanom rasporedu u stanicama koje su došle od osoba s autizmom. Drugim riječima, dok normalne stanice mogu doseći određenu fazu aktivnosti gena na četvrti dan, one iz autističnih pacijenata to mogu doseći drugog dana. Ovaj ubrzani tempo je također bio vidljiv u fizičkim promjenama koje stanice prolaze dok sazrijevaju.

Najranija dva modula također sadrže određeni broj gena koji su prethodno identificirani kao povećanje rizika od autizma. A ekspresija nekih od ovih gena u ranim fazama procesa mogla bi oponašati napredovanje autizma, ubrzavajući razvojni proces.

Vremenski raspored svega toga ukazao je na autore da su problemi u tim osobama s autizmom došli iz procesa stvaranja živčanih matičnih stanica. To postavlja pozornicu za probleme u svemu što dolazi nakon njega.

Da bi testirali ovu ideju, autori su smislili pametno rješenje. Ljudi su identificirali način za zaobilaženje stadija neuronskih matičnih stanica i prisilili matične stanice da se razvijaju izravno u neurone. (Iznenađujuće, sve to traje izraz jednog gena.) Ako je specifikacija neuralnih matičnih stanica ono što stvari krenu krivo, onda bi to preskakanje u potpunosti moglo spasiti probleme. Zapravo, i jest. Složenost neuralnog grananja bila je slična u eksperimentalnim i kontrolnim stanicama kada su neuroni generirani korištenjem ovog pristupa.

Nismo “riješili” autizam

Važno je naglasiti da ovo istraživanje ne znači da smo “riješili” autizam na bilo koji način. Sudionici u ovoj studiji odabrani su kao da imaju jedan simptom koji ih je jasno stavio na spektar autizma; nije jasno hoće li se ti rezultati primijeniti na one koji su na spektru zbog drugih simptoma. I postoji velika razlika između spoznaje da nešto krene naopako tijekom stvaranja živčanih matičnih stanica i znajući što je točno pošlo po zlu. Dakle, tu je još puno posla.

Ali rezultati pokazuju da, barem kod nekih osoba s autizmom, problemi počinju vrlo rano. Kod ljudi su živčane matične stanice navedene prije tri tjedna trudnoće – to je trenutak kada mnogi ljudi nisu ni svjesni niti sigurni da su trudni. Ovisno o tome koliko je to općenito, to može značiti da su intervencije u najranijim fazama autizma – bilo izravnim rješavanjem problema ili ograničavanjem utjecaja okoline koje promiču autizam – prilično nevjerojatno.

Iako je ovo impresivan rad sam po sebi, ono što je doista zapanjujuće je kako on objedinjuje toliko tehnika koje su relativno noviji događaji. To uključuje korištenje matičnih stanica za proučavanje bolesti koje su inače teške za eksperimentalno rješavanje, sposobnost izvođenja RNA u velikom mjerilu i algoritme koji nam omogućuju analizu tih podataka – sve su to relativno novi događaji. Biologija je ispunjena inkrementalnim razvojem i tek kad prestanete razmišljati o tome što se moralo dogoditi prije istraživanja, čak je bilo moguće da se stopa napretka može cijeniti.

 

Nature Neuroscience , 2019. DOI: 10.1038 / s41593-018-0295-x  ( O DOI ).

Autor: John Timmer

Oglasi

Komentari su isključeni.

Pogoni WordPress.com.

Gore ↑

%d bloggers like this: