Korištenje istraživanja kožnih stanica za ispitivanje staničnih osnova autizma
Neuroznanstvenici sa Medicinskog fakulteta Sveučilišta Stanford proučavali su stanice pacijenata s Timothyjevim sindromom, rijetkim genetskim stanjem koje je povezano s jednim od najprodornijih oblika autizma: Drugim riječima, većina ljudi s mutacijom Timothyjeva sindroma ima autizam kao simptom, među ostalim drugi problemi.
Autizam je spektar razvojnih poremećaja oštećene socijalne i verbalne interakcije. Nažalost, medicinska znanost nije razvila metodu za liječenje temeljnih uzroka autizma. Slijedom toga, razumijevanje onoga što se pokvari u autističnom razvoju mozga područje je značajnih istraga.
U trenutnoj studiji znanstvenici pretpostavljaju da je autizam u bolesnika s Timothyjevim sindromom uzrokovan genskom mutacijom koja ometa komunikaciju živčanih stanica.
Znanstvenici vjeruju da genska mutacija čini kalcijeve kanale u neuronskim membranama neispravnima, ometajući način na koji ti neuroni komuniciraju i razvijaju se.
Protok kalcija u neurone omogućuje im vatru, a način na koji se regulira protok kalcija ključni je faktor u funkcioniranju našeg mozga.
Istraživači su također otkrili da su moždane stanice uzgojene od osoba s Timothyjevim sindromom rezultirale manjim brojem vrsta stanica koje povezuju obje polovice mozga, kao i prekomjernom proizvodnjom dvaju moždanih kemijskih glasnika, dopamina i noradrenalina. Nadalje, otkrili su da bi te efekte mogli preokrenuti kemijskim blokiranjem neispravnih kanala.
Sergiu Pasca, dr. Med. I dr. Ricardo Dolmetsch, vodili su studiju koja je objavljena na mreži u Medicina prirode.
Prema istraživačima, praznine u našem razumijevanju uzroka psihijatrijskih poremećaja poput autizma otežale su im liječenje. Prirodno, istraživanje autizma i drugih psihijatrijskih i neuroloških bolesti ograničeno je nemogućnošću uzorkovanja i eksperimentiranja na živim moždanim tkivima.
Da bi se pozabavili tim problemom, Dolmetsch i njegovi kolege koristili su novi pristup koji uključuje takozvane inducirane pluripotentne matične stanice ili iPS stanice.
"Razvili smo način uzimanja stanica kože od ljudi s Timothyjevim sindromom i pretvaranja u matične stanice, a zatim pretvaranje tih matičnih stanica u neurone", rekao je Dolmetsch. Znanstvenici su uzgajali ove iPS stanice kao slobodno plutajuće nakupine u otopini bogatoj hranjivim tvarima, kasnije prenoseći nakupine na ploče s kulturama tkiva.
U mediju su neke ploče razvile trodimenzionalne, moždane sfere čije su stanice kasnije migrirale prema van i sazrijevale u neurone.
Ti su neuroni tvorili tri različita sloja, što je dobra prva aproksimacija živog tkiva u mozgu. Vizualizacijom tih neurona pod mikroskopom i kvantificiranjem njihove ekspresije gena, znanstvenici su na staničnoj razini mogli karakterizirati abnormalnosti koje mogu biti povezane s autizmom.
Neuroni uzgojeni iz iPS stanica Timothyjevog sindroma pokazali su veće od normalnih skokova u razini kalcija, što sugerira da kalcijevi kanali gube sposobnost zatvaranja. To je pokrenulo dramatične promjene u neuronskoj signalizaciji, rekonfigurirajući način izražavanja gena.
Nalaz pojačava mišljenje da autizam proizlazi iz nedostataka u povezanosti mozga.
Pasca i Dolmetsch imali su "aha" trenutak kad su shvatili da neuroni izrasli iz stanica Timothyjevog sindroma čine previše enzima najkritičnijeg za proizvodnju dopamina i noradrenalina, koji igraju važnu ulogu u senzornoj obradi i društvenom ponašanju. Spoznaja može ponuditi važne naznake o tome što uzrokuje probleme viđene u autizmu.
Da bi utvrdili je li porast enzima reverzibilan, znanstvenici su neurone liječili kemikalijom koja blokira neispravne kalcijeve kanale, nazvanom roskovitin.
Vidjeli su gotovo 70 posto smanjenja udjela stanica koje proizvode enzim, što potvrđuje da je oštećeni kalcijev kanal krivac za proizvodnju previše dopamina i noradrenalina. Takva reverzibilnost sugerira da se određene stanične abnormalnosti u autizmu mogu liječiti.
Dolmetsch je međutim upozorio da roskovitin trenutno nije odobren za uporabu na ljudima i da nikada nije testiran na djeci. Iako je trenutno u kliničkim ispitivanjima raka pluća, navodno uzrokuje mučninu i druge nuspojave.
"Izvještene nuspojave vjerojatno su posljedica činjenice da, osim što cilja kanal koji je mutiran u autizmu, roskovitin također inhibira kinaze potrebne za proliferaciju stanica", rekao je. "Mislimo da je roskovitin dobra polazna točka, ali vjerojatno ga treba optimizirati prije nego što bude koristan za autizam."
U međuvremenu, studija predstavlja veliko postignuće svojim uspjehom u razvoju tehnike za ponovno stvaranje kako se neuroni pojedinaca s Timothyjevim sindromom razvijaju u laboratorijskim uvjetima. To je prvi put da je moguće proučavati poremećaj u ljudskim stanicama, a ne u mišjim stanicama, pa predstavlja bolji klinički model, rekao je Dolmetsch.
"Ti bi rezultati mogli dovesti do vrlo moćnog istraživačkog alata", rekao je. "To je ljudska psihijatrijska bolest u petrijevki."
Izvor: Medicinski centar Sveučilišta Stanford
