Стволовые клетки помогут найти причину аутизма

Американские учёные описали ранее неизвестный регуляторный механизм, контролирующий дифференцировку стволовых клеток в нейроны. При нарушениях данного процесса в период эмбрионального развития возникает синдром ломкой X-хромосомы — наиболее распространенное наследственное нарушение интеллекта у детей.

Сотрудники лаборатории доктора Йонгчао Ма (Yongchao Ma) из Детского научно-исследовательского института Стэнли Манна в Чикаго (Stanley Manne Children’s Research Institute) обнаружили, что генетический дефект при типе аутизма, известном как синдром ломкой X-хромосомы (или синдром Мартина-Белла) задерживает выработку нейронов в критический момент развития мозга зародыша.

В исследовании, опубликованном в Cell Reports, доктор Ма и его коллеги описали ранее неизвестный регуляторный механизм, контролирующий дифференцировку стволовых клеток в нервные клетки.

«Во время эмбрионального развития мозга производство необходимых нейронов должно происходить в нужное время в нужном количестве», — говорит доктор Ма, старший автор работы, а также доцент кафедры педиатрии, неврологии и физиологии в Медицинской школе Северо-Западного университета имени Файнберга (Northwestern University Feinberg School of Medicine).

«Мы сосредоточились на процессах, происходящих в стволовых клетках, которые могут привести к замедлению производства нейронов, ответственных за функции мозга, включая обучение и память. Наше открытие проливает свет на самые ранние стадии развития заболевания и предлагают новые цели для потенциальных методов лечения».

Предыдущие исследования развития синдрома Мартина-Белла были направлены на изучение взаимодействий между зрелыми нейронами. Исследование доктора Ма впервые предлагает рассматривать возникновение причины болезни на уровне стволовых клеток.

Синдром ломкой X-хромосомы встречается примерно у 1 из 4000 мужчин и у 1 из 8000 женщин. Это вызвано мутацией в гене FMR1, который кодирует белок FMRP. Генетический дефект приводит к снижению уровня FMRP. До сих пор функция белка FMRP во время раннего развития мозга была неизвестна.

Доктор Ма и его коллеги обнаружили, что в стволовых клетках FMRP играет ключевую роль в качестве «читателя» химической метки m6A на РНК. Данная метка содержит инструкции по обработке РНК. Получив эти сведения, белок FMRP экспортирует РНК из ядра в цитоплазму клеток, где РНК, отмеченные m6A, примут участие в синтезе белков, контролирующих дифференцировку стволовых клеток в нейроны.

«Мы продемонстрировали, что низкие уровни белка FMRP в нейральных стволовых клетках приводят к снижению экспорта из ядра меченых m6A РНК и, в конечном итоге, к замедлению производства нейронов, которые необходимы для здорового развития мозга», — говорит первый автор Бриттани Иденс (Brittany Edens), аспирант лаборатории доктора Ма. «Наши результаты также расширяют понимание того, как регулируется поток генетической информации от ДНК к РНК и к белку, что является главным вопросом в биологии».

«В настоящее время мы изучаем возможности стимуляции активности белка FMRP в стволовых клетках, чтобы скорректировать сроки производства нейронов и обеспечить доступность для развивающегося мозга правильного количества и типов нейронов», — говорит доктор Ма. «Это может помочь в развитии генной терапии при синдроме ломкой X-хромосомы».