Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Miniatyrhjerner laget av pasientens hudceller avslører innsikt i autisme

Anonim

Forståelse av sykdommer som autisme og schizofreni som påvirker utviklingen av hjernen har vært utfordrende på grunn av både kompleksiteten av sykdommene og vanskeligheten ved å studere utviklingsprosesser i humant vev. I en studie publisert 16. juli i Cell har forskere gjort skritt mot å overvinne disse utfordringene ved å konvertere hudceller fra autismepatienter til stamceller og vokse dem til små hjerner i en tallerken, og avsløre uventede mekanismer av sykdommen.

annonse


De fleste autismforskning har tatt tilnærming til å kamma gjennom pasientgenomer for mutasjoner som kan underbygge lidelsen og deretter bruke dyr eller cellebaserte modeller for å studere gener og deres mulige roller i hjernens utvikling. Selv om dette har gitt en håndfull sjeldne sykdomsgener, har begrensningene av disse modellene og lidelsens kompleksitet frustrert forskere og igjen over 80% av autisme sakene uten klar genetisk årsak. Den nye studien viser nå den tradisjonelle tilnærmingen på hodet.

"Istedenfor å starte fra genetikk, har vi startet med biologien i uorden selv for å prøve å få et vindu inn i genomet, " sier seniorforfatter Flora Vaccarino Harris professor i barnepsykiatri og professor eller nevromobiologi ved Yale School of Medicine .

De kliniske egenskapene til autisme er komplekse og brede, noe som gjør utsikten for å finne felles underliggende faktorer slank. For å stable dekkene i deres favør, fokuserte forskerne på omtrent en femtedel av autismepasienter som har en særegen egenskap som er korrelert med sykdomsgraden - en forstørret hjerne. Etter å ha isolert hudceller fra disse individene, så vel som deres upåvirkede fedre til å gi et poeng til sammenligning, konverterte forskerne cellene til induserte pluripotente stamceller som deretter ble vokst til miniatyrhjerner.

Disse såkalte "hjerneorganoider" er bare noen få millimeter i diameter, men etterligner grunnlaget for tidlig utvikling i menneskers hjerne, omtrent tilsvarende de første månedene av svangerskapet. Når forskerne analyserte pasientorganoider, avdekket de endrede ekspressionsnett for gener som kontrollerer nevronutvikling. Pasientorganoider viste en uventet overproduksjon av hemmende nevroner som stenger nerveaktiviteten, mens de som spenner partnerne de er koblet til, ikke var påvirket, noe som førte til ubalanse i nevron type. Bemerkelsesverdig, ved å undertrykke uttrykket av et enkelt gen, hvis uttrykk var unormalt økt i pasientorganoider, var forfatterne i stand til å korrigere denne bias, noe som tyder på at det kan være mulig å gripe inn klinisk for å gjenopprette nevronbalanse.

Med den nåværende teknologien rekonstruerer menneskelige hjerneorganoider kun tidlige utviklingsstadier. Imidlertid er anstrengelser for å utvide sin vekst til senere stadier påbegynt av en rekke grupper og vil tillate enda mer innsikt i sykdomsmekanismer. Forfatterne bruker nå sine data til å være hjemme på de vanskelige å finne mutasjoner eller epigenetiske endringer som er ansvarlige for genuttrykksendringer og neuronal ubalanse observert i studien.

Ifølge Vaccarino: "Denne studien snakker om viktigheten av å bruke menneskelige celler og bruke dem i en analyse som kan gi en bedre forståelse av autofysiologisk patofysiologi og dermed også muligens bedre behandlinger." Suksessen med tilnærmingen antyder også at lignende metoder kan brukes til å få viktig innsikt i andre menneskelige utviklingssykdommer som frem til nå har vært vanskelig å sprekke åpen.

Dette arbeidet ble først og fremst støttet av National Institutes of Health, Harris Professorship Fund, National Institute of Mental Health, Connecticut, og Foster-Davis Foundation Inc. gjennom Brain and Behavior Research Foundation.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Cell Press . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Jessica Mariani, Gianfilippo Coppola, Ping Zhang, Alexej Abyzov, Lauren-provinsen, Livia Tomasini, Mariangela Amenduni, Anna Szekely, Dean Palejev, Michael Wilson, Mark Gerstein, Elena L. Grigorenko, Katarzyna Chawarska, Kevin A. Pelphrey, James R. Howe, Flora M. Vaccarino. FOXG1-Dependent Dysregulering av GABA / Glutamat Neuron Differensiering i Autism Spektrumforstyrrelser . Cell, 2015; 162 (2): 375 DOI: 10, 1016 / j.cell.2015.06.034