Учени откриха промени в неврологичната структура, които вероятно лежат в основата на синдрома на Пит-Хопкинс – разстройство от аутистичния спектър. Постижението е станало възможно с помощта на отгледани в лабораторни условия „мини мозъци“, създадени от човешки клетки.

Нещо повече – учените успяват да възстановят изгубената генетична функция посредством генна терапия. Те се надяват, че един ден тяхното откритие ще може да създаде терапии, които да подобрят качеството на живот с хората, страдащи от това разстройство.

Синдромът Пит-Хопкинс представлява невродегенеративно състояние, което се появява вследствие на мутация в ген, наречен TCF4. То попада в аутистичния спектър и засяга сериозно двигателните умения и сензорната интеграция.

Освен това промените в гена TCF4 се свързват и с други форми на аутизма, както и с най-различни невродегенеративни състояния, включително шизофрения.

Въпреки че този ген играе ключова роля в развитието на нашите мозъци, ние знаем изненадващо малко за неговите механизми – нито в типичната, нито в мутиралата му форма. Ето защо изследователи от Университета на Кампинас в Испания и Калифорнийския университет в Сан Диего решават да променят това, като започват да изследват функцията на гена в среда, близка до тази на развиващия се мозък.

Кожни клетки, извлечени от доброволци, диагностицирани със синдрома Пит-Хопкинс, са препрограмирани в стволови, които формират основата на подобна на мозък маса, наречена мозъчен кортикален органоид.

Органоидите представляват опростени версии на истинския мозък. Те са неспособни да извършват всички функции, които са типични за реалния отговор. Въпреки това помагат на изследователите да изучават определени аспекти от мозъка – те демонстрират различни характеристики, включително реда на тъканното развитие и каскадата от химични реакции, които принципно се наблюдават в развиващия се зародиш.

Специалистите изучават прогреса на тъканите в мутиралите версии на TCF4, взети от хора, страдащи от синдрома на Пит-Хопкинс, и ги съпоставят с тъкани на по-типични TCF4 гени. Именно по този начин те успяват да картографират промените, настъпващи в тъканната структура и функция.

„Дори без микроскоп човек може да види кои мозъчни органоиди се характеризират с мутация“, казва педиатърът Алисън Р. Муотри от Калифорнийския университет в Сан Диего.

Масите, създадени с атипичните TCF4 гени, са видимо по-малки от контролните органоиди. Някои дори се отличават с поляризирано изкривяване на своята обща структура.

Учените също така откриват, че версия на гена, отговорен за синдрома на Пит-Хопкинс, „замразява“ прогениторните клетки, които водят до образуването на различни неврони, и пречи на способността им да се диверсифицират.

В резултат на това броят на невроните в мозъчната кора е по-малък. Активността им също намалява. Тези два фактора биха могли да обяснят съществените разлики, наблюдавани в мозъците на хора с аутизъм и шизофрения.

Една от причините за този спад в невралната диференциация, изглежда, е свързана с намаляването на определен тип от сигнализация в клетъчните мембрани.

Изследователите откриват, че като подсилват изкуствено това сигнализиране посредством конкретни лекарства, те успяват да възвърнат поне част от невралното разнообразие и електрическата активност на органоидите в областта на кората.

Генетичните корекции, извършени върху TCF4 мутациите в тъканите, пък успяват да неутрализират отрицателните ефекти, предизвикани от мутациите. По този начин органоидите, създадени от доброволци, страдащи от синдрома Пит-Хопкинс, заприличват повече на контролните органоиди.

Макар и на пръв поглед да изглежда малко, един ден това ново откритие би могло да доведе до създаването на революционни терапии. Все още обаче сме твърде далече от този момент. Органоидите не са напълно функциониращи мозъци – т.е. съществуват множество фактори, които вероятно са били пренебрегнати и които могат потенциално да усложнят нещата.

Освен това състояния като аутизъм и шизофрения стават видни чак след раждането. Ако не знаем как промените в диференциацията и активността на нервите влияят на функцията на по-развития мозък, няма как да сме сигурни колко ефективни ще са терапии от този тип.

Изследването е публикувано в Nature Communications.

Източник: Science Alert