Стволовые клетки могут стать ключом к раннему лечению расстройства аутистического спектра

Исследователи из института Солка (Salk Institute) сравнили стволовые клетки пациентов с расстройством аутистического спектра (РАС) со стволовыми клетками здоровых людей, чтобы впервые раскрыть их различия и скорость развития производимых нейронов.

Расстройство аутистического спектра (РАС) является относительно распространенным нарушением развития, включающим проблемы в общении и поведении, которое затрагивает примерно 1 из 59 детей в США, согласно Центрам по контролю и профилактике заболеваний. Несмотря на свою распространенность, до сих пор неясно, что вызывает это заболевание и каковы наилучшие способы его лечения.

Результаты исследования, опубликованные 7 января 2019 года в журнале Nature Neuroscience, помогут создать новые методы обнаружения РАС на ранней стадии, когда потенциально могут иметь место профилактические вмешательства.

«Несмотря на то, что наша работа основана на изучении клеток в культуре, она поможет понять, как нарушения в экспрессии генов на ранних стадиях способны изменить развитие мозга у людей с РАС», — говорит профессор Расти Гейдж (Rusty Gage), главный автор исследования и президент института Солка. «Мы надеемся, что эта работа откроет новые пути изучения нервно-психических заболеваний и расстройств поведения».

Для своего исследования учёные собрали клетки кожи у восьми человек с РАС и пяти здоровых людей, а затем превратили их в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК), способные дать начало любым типам тканей организма. Далее иПСК обработали специальными химическими факторами, чтобы направить их развитие в нейроны.

Используя методы молекулярной визуализации, учёные наблюдали за различными стадиями развития стволовых клеток. Они обнаружили генетические программы,  которые включались в определенном порядке по мере превращения стволовых клеток в нейроны. Это выявило ключевые различия в клетках, полученных от людей с РАС.

Например, команда из института Солка наблюдала, что генетическая программа, связанная со стадией формирования нейронов из иПСК, включалась в клетках с РАС раньше, чем в здоровых.

Данная программа затрагивает множество генов, которые связаны с высокой вероятностью развития расстройства аутистического спектра. Помимо этого, нейроны, сформировавшиеся из иПСК пациентов с РАС, росли быстрее и имели более сложные разветвления, чем нейроны людей из контрольной группы.

«В настоящее время учёные выдвигают теорию, что аномалии на ранних стадиях развития мозга приводят к аутизму. Однако переход от нормально развивающегося мозга к диагнозу РАС размыт», — говорит первый автор статьи Саймон Шафер (Simon Schafer), постдокторант в лаборатории Гейджа. «Одной из основных задач в этой области является определение критических периодов развития и связанных с ними клеточных состояний. Это исследование может послужить основой для выявления общих патологических признаков, возникающих при развитии РАС».

«Это удивительное открытие. Оно побуждает нас к дальнейшему совершенствованию нашей методологической основы, чтобы помочь расширить наше понимание ранних событий биологии клетки, которые предшествуют появлению симптомов», — добавляет Гейдж. «Изучение динамики системы может максимально увеличить наши шансы определения механизмов заболевания».

Исследователи говорят, что настоящее исследование сможет привести к более динамическим подходам изучения механизмов, участвующих в предрасположенности к РАС и его прогрессировании.

Далее они планируют сосредоточиться на создании органоидов головного мозга, трёхмерных лабораторных моделей развития мозга, которые позволят учёным изучать взаимодействия между различными типами клеток.

«Современные методы диагностики в основном субъективны и используются после появления поведенческих аномалий у маленьких детей», — говорит Шафер. «Мы надеемся, что данные исследования послужат основой для разработки новых подходов к диагностике на раннем этапе развития ребенка, задолго до проявления поведенческих симптомов, чтобы оказать максимальное терапевтическое влияние».