Большой размер головы – или макроцефалия – наблюдается у многих детей с тяжелым расстройством аутистического спектра (РАС). Новое исследование стволовых клеток этих детей, проведенное исследователями Йельской школы медицины, может помочь предсказать РАС и может привести к новым лекарственным препаратам для лечения аутизма.
Результаты опубликованы в выпуске журнала Cell от 16 июля.
Известно, что РАС возникает во время развития мозга, но в большинстве случаев расстройство не имеет четкого происхождения или генетической основы. Недавние исследования генетических мутаций в редких случаях РАС указывают на то, что развитие коры головного мозга во внутриутробном периоде является аномальным при аутизме. Исследовательская группа Йельского университета стремилась определить, что идет не так по мере развития коры головного мозга.
Команда смоделировала раннее развитие коры головного мозга, используя стволовые клетки, полученные из биоптатов кожи четырех пациентов с РАС. Они вырастили стволовые клетки в трехмерный моделированный миниатюрный человеческий мозг (органоиды мозга). Затем они сравнили экспрессию генов и развивающиеся типы клеток между пациентами и членами их семей – обычно их отцами – без РАС. У пациентов в исследовании были увеличенные головы, что указывает на худшие исходы аутизма.
"Нарушения роста мозга, такие как ускорение клеточных циклов, перепроизводство тормозных нейронов и избыточный рост синапсов, могут быть предвестниками траектории развития мозга, обнаруживаемой у детей с тяжелым РАС," сказала ведущий автор исследования Флора Ваккарино, профессор детской психиатрии и профессор нейробиологии Йельской школы медицины. "Наши данные обеспечивают основу для изучения нормального развития человеческого мозга и его нарушений, включая аутизм."
"Мы обнаружили, что клетки пациентов делятся более быстрыми темпами, и что они производят больше тормозящих нейронов и больше синапсов," Ваккарино добавлен. Она и ее команда также отметили 10-кратное увеличение гена под названием FOXG1, который важен для раннего роста и развития нейронов в эмбриональном мозге.
"Регулируя уровни экспрессии FOXG1 в нервных клетках пациентов, мы смогли обратить вспять некоторые нейробиологические изменения," сказал Ваккарино. "Действительно, коррекция сверхэкспрессии FOXG1 предотвращала перепроизводство тормозных нейронов в клетках пациента. Примечательно, что мы также обнаружили связь между степенью изменения экспрессии генов и степенью макроцефалии и тяжести аутизма у пациента."
Ваккарино добавил, что FOXG1 можно использовать в качестве потенциальных биомаркеров или молекулярной сигнатуры тяжелого РАС и потенциальной мишени для лекарств.