С 2008 года мы знаем, что 16p11.2 хромосомная область связана с расстройством аутистического спектра (РАС). Теперь исследователи из Boston Children’s разработали новый способ изучения эффектов 16p11.2 делеция в нейронах человека. В процессе они также нашли потенциальное лечение, возможно, расширив терапевтические возможности для этой конкретной причины РАС.
Распространенный фактор риска РАС
Делеции 16p11 составляют до 1 процента случаев аутизма.2 – который включает 29 генов – встречается у людей, у которых отсутствует небольшое количество ДНК на одной копии хромосомы 16.
Чтобы лучше понять, что происходит в клетках мозга людей с делециями или добавками части 16p11.2 области гена, исследователи сосредоточились на конкретном типе, называемом дофаминергическими нейронами. У людей с аутизмом замешаны дефекты дофаминергической системы. Два препарата, одобренных U.S. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для лечения раздражительности, связанной с аутизмом, действует на дофаминергическую систему.
Измерение активности дофаминергических нейронов
Работа была проведена в рамках сотрудничества нескольких учреждений под руководством Мустафы Сахина, доктора медицины, доктора медицинских наук, в Бостонской детской больнице.D., директор Центра трансляционной нейробиологии Розамунд Стоун Зандер и Программы трансляционных исследований, и Кристофер Уолш, доктор медицины, доктор философии.D., начальник отдела генетики и геномики. Уолш был среди исследователей, которые первыми обнаружили связь между 16p11.2 и ASD в 2008 г.
Команда разработала способ дифференциации индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, созданных из собственных клеток пациентов и несущих 16p11.2 варианта числа копий – в дофаминергические нейроны. Затем исследователи изучили, как нейроны, у которых отсутствует 16p11.2 региона вели себя в блюде.
"Одним из преимуществ создания нейронных культур, полученных из стволовых клеток человека, является то, что вы можете очень легко проводить испытания на наркотики, измеряя активность этих клеток," объясняет первый автор Мария Сундберг, доктор философии.D., лаборатории Сахина.
Их эксперименты включали исследование сетевой активности производных дофаминергических нейронов с помощью более чем 1000 датчиков одновременно. Это позволило команде наблюдать, как отдельные клетки запускались, а затем формировали кластер сигналов, которые распространялись по нейронной сети в тарелке.
"Мы обнаружили, что дофаминергические нейроны, у которых отсутствует этот 16p11.2 области были гиперактивными по сравнению с контрольными клетками," говорит Сахин.
Ориентация на путь RhoA
Затем команда использовала свой метод культивирования, чтобы увидеть, могут ли они найти пути и лекарства, которые успокаивают пропуски дофаминергических культур нейронов. Используя информацию из более ранних исследований, команда сосредоточилась на гене KCTD13 в 16p11.2, ген, который, как известно, регулирует путь RhoA. Известно, что RhoA регулирует развитие нервных клеток.
Добавление rhosin, препарата, который специфически ингибирует активность RhoA, замедляет активацию дофаминергических нейронов с 16p11.2 делеции до уровня контрольных клеток.
"Rhosin, по сути, спас аномальную сетевую активность 16p11.2-делеционные нейроны," говорит Сундберг.
Специфичность этого пути повышает вероятность использования озина или подобных ингибиторов в качестве потенциальных кандидатов для лечения, но их безопасность еще не изучалась на животных или людских моделях неврологических заболеваний.
"Наше исследование демонстрирует, что путь RHoA играет важную роль в развитии сетевой гиперактивности в этих клетках, и что ингибирование этого пути может быть потенциально новым способом лечения таких заболеваний, как аутизм и нейропсихиатрические расстройства, связанные с 16p11.2 варианта количества копий," говорит Сахин.
Команда надеется использовать эту модель клеточной культуры для тестирования одобренных FDA соединений или других новых молекул в будущем.
Исследование было опубликовано в Nature Communications.