Исследование "мини-мозга" выявило возможную ключевую связь с расстройством аутистического спектра

Используя модели человеческого "мини-мозга", известные как органоиды, ученые клиники Майо и Йельского университета обнаружили, что корни расстройства аутистического спектра могут быть связаны с дисбалансом определенных нейронов, которые играют решающую роль в том, как мозг взаимодействует и функционирует. Специфические клетки известны как возбуждающие нейроны коры головного мозга.

Команда обнаружила аномальный дисбаланс возбуждающих нейронов в переднем мозге людей с этим расстройством в зависимости от размера их головы.

"Эта органоидная технология позволила нам воссоздать изменения в развитии мозга, которые произошли у пациента, когда они находились в матке, что, как полагают, является временем возникновения расстройства аутистического спектра", - говорит Алексей Абызов, доктор философии, исследователь генома в отделе количественных наук о здоровье в Центре индивидуальной медицины Клиники Майо. Доктор Абызов является старшим автором исследования.

Что такое расстройство аутистического спектра

Расстройство аутистического спектра - это неврологическое состояние, которое влияет на то, как люди воспринимают других и взаимодействуют с ними, приводя к проблемам в социальном общении и поведении. Термин "спектр" подчеркивает широкий спектр симптомов и тяжесть и включает в себя аутизм, синдром Аспергера, детское дезинтегративное расстройство и неуточненную форму распространенного нарушения развития.

По оценкам Сети мониторинга аутизма и нарушений развития Центров по контролю заболеваний, почти у 1 из 36 детей в США было выявлено расстройство аутистического спектра.

Подробнее о "мини-мозгах"

Для исследования ученые сначала создали миниатюрные 3D-модели, похожие на мозг, называемые органоидами. Скопления клеток размером с горошину возникли как клетки кожи людей с расстройством аутистического спектра. Клетки кожи были помещены в чашку для культивирования и "перепрограммированы" обратно в состояние, подобное стволовым клеткам, называемое индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками. Эти так называемые мастер-клетки можно заставить развиться в любую клетку организма, включая клетки мозга.

Далее ученые с помощью специальной технологии, называемой секвенированием РНК одной клетки, изучили характер экспрессии генов в отдельных клетках мозга. Всего было исследовано 664 272 клетки мозга на трех разных стадиях его развития.

Ученые также обнаружили, что дисбаланс нейронов обусловлен изменениями активности определенных генов, известных как "факторы транскрипции", которые играют решающую роль в направлении развития клеток на начальных стадиях формирования мозга.

Создание доказательств

Это исследование основано на 13-летних опубликованных исследованиях расстройств аутистического спектра, проведенных доктором Абызовым и его сотрудниками, включая Флору Ваккарино, доктора медицины, нейробиолога из Йельского университета. В одном из новаторских исследований были выявлены молекулярные различия в органоидах между людьми с аутизмом и без него, а также нарушение регуляции специфического фактора транскрипции, называемого FOXG1, как основной причины расстройства.

"Аутизм - это в основном генетическое заболевание. Наша цель - иметь возможность определять риск расстройства аутистического спектра и, возможно, предотвращать его у нерожденного ребенка с помощью пренатального генетического тестирования. Однако для этого потребовались бы подробные знания о том, как нарушается регуляция мозга в процессе развития. Есть много аспектов, в которых органоиды могли бы помочь в этом направлении ", - говорит доктор Абызов.