Využití výzkumu kožních buněk ke zkoumání buněčných základů autismu
Neurologové na Lékařské fakultě Stanfordské univerzity studovali buňky pacientů s Timothyho syndromem, což je vzácný genetický stav, který je spojen s jednou z nejpropustnějších forem autismu: Jinými slovy, většina lidí s mutací Timothyho syndromu má mezi příznaky autismus. další problémy.
Autismus je spektrum vývojových poruch narušené sociální a verbální interakce. Lékařská věda bohužel nevyvinula metodu k léčbě základních příčin autismu. V důsledku toho je pochopení toho, co se při vývoji autistického mozku zhoršuje, oblastí značného zkoumání.
V současné studii vědci předpokládají, že autismus u pacientů s Timothyho syndromem je způsoben genovou mutací, která narušuje komunikaci nervových buněk.
Vědci se konkrétně domnívají, že díky genové mutaci jsou vápníkové kanály v neuronových membránách defektní a interferují s tím, jak tyto neurony komunikují a vyvíjejí se.
Tok vápníku do neuronů jim umožňuje střílet a způsob, jakým je tok vápníku regulován, je stěžejním faktorem fungování našich mozků.
Vědci také zjistili, že mozkové buňky vypěstované z jedinců s Timothyho syndromem vedly k menšímu počtu buněk, které spojují obě poloviny mozku, a také k nadprodukci dvou mozkových chemických poslů, dopaminu a noradrenalinu. Dále zjistili, že mohou tyto účinky zvrátit chemickým blokováním vadných kanálů.
Studii, která je publikována online v roce 2016, vedli Sergiu Pasca, M.D. a Ricardo Dolmetsch, Ph.D. Přírodní medicína.
Podle vědců je kvůli mezerám v našem chápání příčin psychiatrických poruch, jako je autismus, obtížné léčit. Přirozeně je výzkum autismu a dalších psychiatrických a neurologických onemocnění omezen neschopností odebírat vzorky a experimentovat na živých mozkových tkáních.
K řešení tohoto problému použil Dolmetsch a jeho kolegové nový přístup zahrnující takzvané indukované pluripotentní kmenové buňky nebo iPS buňky.
"Vyvinuli jsme způsob, jak brát kožní buňky od lidí s Timothyho syndromem a převádět je na kmenové buňky, poté tyto kmenové buňky přeměňovat na neurony," řekl Dolmetsch. Vědci pěstovali tyto iPS buňky jako volně plovoucí shluky v roztoku bohatém na živiny, později shluky přenesly na destičky pro tkáňové kultury.
V médiu se z některých desek vyvinuly trojrozměrné mozkovité koule, jejichž buňky později migrovaly ven a dozrály v neurony.
Tyto neurony vytvořily tři odlišné vrstvy, což je dobrá první aproximace živé tkáně v mozku. Vizualizací těchto neuronů pod mikroskopem a kvantifikací jejich genové exprese byli vědci schopni charakterizovat na buněčné úrovni abnormality, které mohou být spojeny s autismem.
Neurony pěstované z iPS buněk Timothyho syndromu vykazovaly vyšší než normální špičky v hladinách vápníku, což naznačuje, že vápníkové kanály ztratily schopnost se vypnout. To vyvolalo dramatické změny v neuronové signalizaci a překonfigurovalo způsob exprese genů.
Nález posiluje názor, že autismus je výsledkem poruch mozkové konektivity.
Pasca a Dolmetsch měli „aha“ okamžik, když si uvědomili, že neurony vypěstované z buněk Timothyho syndromu vytvářejí příliš mnoho enzymu nejdůležitějšího pro produkci dopaminu a norepinefrinu, které hrají důležitou roli při senzorickém zpracování a sociálním chování. Realizace může nabídnout důležité vodítka o tom, co způsobuje problémy viděné v autismu.
Aby vědci zjistili, zda je nárůst enzymu reverzibilní, ošetřili neurony chemickou látkou, která blokuje defektní kalciové kanály, nazývanou roskovitin.
Viděli téměř 70 procentní snížení podílu buněk produkujících enzym, což potvrdilo, že defektní kalciový kanál byl viníkem v produkci příliš velkého množství dopaminu a norepinefrinu. Taková reverzibilita naznačuje, že určité buněčné abnormality v autismu mohou být léčitelné.
Dolmetsch však varoval, že roskovitin není v současné době schválen pro použití u lidí a nikdy nebyl testován u dětí. I když je v současné době v klinických studiích pro rakovinu plic, údajně způsobuje nevolnost a další vedlejší účinky.
"Hlášené nežádoucí účinky jsou pravděpodobně způsobeny skutečností, že kromě cílení na kanál, který je mutován v autismu, roskovitin také inhibuje kinázy, které jsou nezbytné pro buněčnou proliferaci," řekl. "Myslíme si, že roskovitin je dobrým výchozím bodem, ale pravděpodobně musí být optimalizován, než by byl užitečný pro autismus."
Mezitím studie představuje hlavní úspěch s úspěchem při vývoji techniky, která umožňuje znovu vytvořit vývoj neuronů jedinců s Timothyho syndromem v laboratorním prostředí. Je to poprvé, co je možné studovat poruchu spíše v lidských buňkách než v myších, takže představuje lepší klinický model, uvedl Dolmetsch.
"Tyto výsledky by mohly vést k velmi výkonnému výzkumnému nástroji," řekl. "Je to lidské psychiatrické onemocnění v Petriho misce."
Zdroj: Stanford University Medical Center
