Чтобы лучше понять причины расстройств аутистического спектра (РАС), крайне важно посмотреть, что происходит в мозге во время развития. Ближе всего к наблюдению за человеческим мозгом на таком раннем этапе мы подходим, используя органоиды — миниатюрные модели органов. С их помощью ученые из Института науки и технологий Австрии (ISTA) обнаружили, как мутации в гене высокого риска аутизма нарушают важные процессы развития.
Несколько сотен генов связаны с расстройствами аутистического спектра. Некоторые пациенты страдают только в легкой форме, в то время как другие имеют тяжелую инвалидность. Помимо характерных симптомов, таких как трудности в социальном взаимодействии и общении с другими людьми, а также повторяющееся стереотипное поведение, у пациентов с мутациями гена CHD8 часто отмечаются умственные нарушения и макроцефалия — необычно большой мозг. Как CHD8 вызывает эти симптомы, долгое время оставалось неясным.
Крошечные искусственные мозги
Поскольку мутации CHD8 поражают мозг на очень ранней стадии его развития, ученым трудно получить полную картину. Поэтому в последние годы многие исследователи использовали мышей в качестве модельных организмов, чтобы лучше понять, что происходит. «Но мыши с мутацией CHD8 едва проявляли симптомы , которые проявляют люди. Эффекты у мышей несопоставимы с человеческими. Нам нужна была какая-то человеческая модель», — объясняет профессор Гайя Новарино.
Вместе с сотрудниками из Итальянского института Human Technopole, Европейского института онкологии и Миланского университета, а также из Алленовского института наук о мозге в США Новарино и ее команда из ISTA обратились к органоидам. Эти упрощенные миниатюрные версии органов сделаны из стволовых клеток , которые способны превращаться почти в любой другой тип клеток. Создавая правильные условия и вводя необходимые данные в нужное время, ученые смогли имитировать процессы развития, чтобы создать базовые версии мозговой ткани размером с чечевицу. «Органоиды — это единственный способ изучения развития человеческого мозга на такой ранней стадии», — говорит Барбара Оливейра, постдоктор группы Novarino и один из авторов исследования.
Мутации CHD8 нарушают баланс производства нейронов
В чашках Петри команда создала органоиды мозга с мутациями гена CHD8 и без них. «Через некоторое время мы смогли увидеть на глаз, что мутантные органоиды были намного больше. Это было первое свидетельство того, что модель работает», — ее коллега и соавтор, доктор философии. студент Кристоф Доттер, описывает. Как и у пациентов с мутацией CHD8, органоиды демонстрировали признаки чрезмерного роста мозга.
Получив обзор всех типов клеток в органоидах, команда замечает кое-что очень рано: мутантные органоиды начали производить определенный тип нейронов, тормозные нейроны, намного раньше, чем контрольная группа. Однако позже возникли так называемые возбуждающие нейроны. Кроме того, мутантные органоиды продуцировали гораздо больше пролиферирующих клеток, которые впоследствии продуцировали большее количество нейронов такого типа. В целом, заключили ученые, это приводит к тому, что они значительно больше, чем органоиды без мутаций CHD8, коррелирующих с макроцефалией пациента.
Начинаем понимать наш мозг
Как и предыдущие исследования группы Новарино, их недавнее исследование показывает, насколько важно время при изучении аутизма. «Рассмотрение различных моментов времени дает нам информацию о том, что то, что вы видите в конце, может не отражать полную картину того, как развивался мозг пациента — раньше могло произойти гораздо больше», — говорит Новарино. «У нас все еще есть ограниченное понимание того, как разные траектории влияют на функции мозга». Чтобы однажды помочь пациентам с мутацией CHD8, необходимо лучше понять основы развития мозга. Воспроизводя генетические и клинические признаки пациентов с РАС в органоидах головного мозга, группа Новарино смогла внести важный вклад.
Теги: аутизм
