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Miniaturgehirne aus Hautzellen liefern Autismus-Einblicke
Wissenschaftler haben Hautzellen von Patienten mit Autismus in Stammzellen umgewandelt und sie zu winzigen Gehirnen in einer Schüssel kultiviert, die unerwartete Mechanismen der Krankheit aufdecken, nach einem Bericht in der Zeitschrift Zelle.
Hautzellen von Patienten mit Autismus wurden in induzierte pluripotente Stammzellen umgewandelt.
Die Forscher sagen, dass diese Methode es ihnen ermöglicht, die Schwierigkeiten zu überwinden, Krankheiten wie Autismus und Schizophrenie zu verstehen, die die Entwicklung des Gehirns im Zusammenhang mit der Komplexität der Krankheiten und die Schwierigkeit der Untersuchung von Entwicklungsprozessen in menschlichen Geweben beeinflussen.
"Anstatt von der Genetik auszugehen", sagt die leitende Autorin Dr. Flora Vaccarino, Harris-Professorin für Kinderpsychiatrie und Professorin für Neurobiologie an der Yale School of Medicine in New Haven, CT, "haben wir mit der Biologie der Störung selbst begonnen um zu versuchen, ein Fenster in das Genom zu bekommen. "
Zuvor mussten Autismusforscher durch Patientengenome nach Genmutationen suchen, die die Störung erklären könnten, und dann Tier- oder histologische Modelle verwenden, um diese Gene und Auswirkungen auf die Gehirnentwicklung zu untersuchen.
Eine Reihe von seltenen Krankheitsgenen wurde auf diese Weise identifiziert, aber über 80% der Fälle von Autismus haben immer noch keine eindeutige genetische Ursache, sagen die Forscher.
Dr. Vaccarino sagt:
"Diese Studie zeigt, wie wichtig es ist, menschliche Zellen zu verwenden und sie in einem Test zu verwenden, der ein besseres Verständnis der Pathophysiologie von Autismus und damit möglicherweise bessere Behandlungsmethoden ermöglicht."
Die Forscher konzentrierten sich auf Menschen mit Autismus, die ein vergrößertes Gehirn haben, was etwa einem Fünftel der Fälle entspricht. Dies half, die komplexen und weitreichenden klinischen Merkmale zu zerstreuen, die die Suche nach gemeinsamen zugrunde liegenden Faktoren vereiteln.
Nach der Isolierung von Hautzellen von diesen Individuen, sowie von ihren nicht betroffenen Vätern zum Vergleich, verwandelten die Forscher sie in induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs), die dann zu kleinen Gehirnen, die als Gehirnorganoide bezeichnet wurden, gezüchtet wurden.
Mit nur wenigen Millimetern Durchmesser ahmen die Organoide die Grundlagen der frühen menschlichen Gehirnentwicklung in den ersten Monaten der Schwangerschaft nach.
Als die Forscher die Miniaturgehirne von Patienten analysierten, entdeckten sie veränderte Expressionsnetzwerke für Gene, die die neuronale Entwicklung kontrollieren.
"Neuronales Ungleichgewicht"
Ein Ungleichgewicht im Neuronentyp wurde durch Organoide hervorgerufen, die eine unerwartete Überproduktion von Neuronen zeigten, die neurale Aktivität inhibieren, während diejenigen, die die Partner, mit denen sie verbunden waren, anregten, nicht betroffen waren.
Durch die Unterdrückung eines einzelnen Gens, dessen Expression bei Patientenorganoiden abnormal erhöht war, waren die Autoren in der Lage, diese Verzerrung zu korrigieren. Dieser Erfolg legt nahe, dass es möglich sein könnte, klinisch einzugreifen, um das neuronale Gleichgewicht wiederherzustellen.
Weitere Einblicke in Krankheitsmechanismen werden folgen, wenn verschiedene wissenschaftliche Gruppen menschliche Gehirnorganoide auf spätere Entwicklungsstadien ausdehnen.
Die gegenwärtigen Autoren werden nun ihre Daten verwenden, um sich auf die schwer fassbaren Mutationen oder epigenetischen Veränderungen zu konzentrieren, die für die Genexpressionsveränderungen und das neuronale Ungleichgewicht verantwortlich sind, die in der Studie beobachtet wurden.
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