Ādas šūnu pētījumu izmantošana, lai pārbaudītu šūnu autisma pamatu
Stenfordas Universitātes Medicīnas skolas neirozinātnieki pētīja šūnas no pacientiem ar Timotija sindromu, retu ģenētisku stāvokli, kas saistīts ar vienu no visplašāk izplatītajām autisma formām: Citiem vārdiem sakot, lielākajai daļai cilvēku ar Timotija sindroma mutāciju kā simptoms ir autisms. citas problēmas.
Autisms ir traucētu sociālās un verbālās mijiedarbības attīstības traucējumu spektrs. Diemžēl medicīnas zinātne nav izstrādājusi metodi autisma pamatcēloņu ārstēšanai. Līdz ar to izpratne par to, kas autisma smadzeņu attīstībā notiek nepareizi, ir ievērojama izmeklēšanas joma.
Pašreizējā pētījumā zinātnieki izvirza hipotēzi, ka Timotija sindroma slimnieku autismu izraisa gēnu mutācija, kas traucē nervu šūnu komunikāciju.
Konkrēti, zinātnieki uzskata, ka gēnu mutācijas dēļ kalcija kanāli neironu membrānās ir bojāti, traucējot to, kā šie neironi sazinās un attīstās.
Kalcija plūsma neironos ļauj viņiem uzliesmot, un kalcija plūsmas regulēšanas veids ir galvenais faktors mūsu smadzeņu darbībā.
Pētnieki arī atklāja, ka smadzeņu šūnas, kas audzētas no indivīdiem ar Timotija sindromu, izraisīja mazāk tādu šūnu veidu, kas savieno abas smadzeņu puses, kā arī divu smadzeņu ķīmisko vēstnešu - dopamīna un norepinefrīna - pārprodukciju. Turklāt viņi atklāja, ka viņi var novērst šos efektus, ķīmiski bloķējot kļūdainos kanālus.
Sergiu Pasca, MD un Ricardo Dolmetsch, Ph.D., vadīja pētījumu, kas tiešsaistē tiek publicēts Dabas medicīna.
Pēc pētnieku domām, trūkumi mūsu izpratnē par tādu psihisku traucējumu cēloņiem kā autisms ir apgrūtinājuši viņu ārstēšanu. Protams, autisma un citu psihiatrisko un neiroloģisko slimību izpēti ierobežo nespēja veikt paraugus un eksperimentēt ar dzīviem smadzeņu audiem.
Lai to novērstu, Dolmetšs un viņa kolēģi izmantoja jaunu pieeju, iesaistot tā dēvētās inducētās pluripotentās cilmes šūnas vai iPS šūnas.
"Mēs izstrādājām veidu, kā ņemt ādas šūnas no cilvēkiem ar Timotija sindromu un pārveidot tās par cilmes šūnām, pēc tam šīs cilmes šūnas pārveidot par neironiem," sacīja Dolmetšs. Zinātnieki šīs iPS šūnas izaudzēja kā brīvi peldošas pudeles ar barības vielām bagātā šķīdumā, vēlāk pudeles pārnesa audu kultūras plāksnēs.
Barotnē dažas plāksnes izveidoja trīsdimensiju, smadzenēm līdzīgas sfēras, kuru šūnas vēlāk migrēja uz āru un nobrieda neironos.
Šie neironi veidoja trīs atšķirīgus slāņus, kas ir labs tuvinājums dzīvajiem audiem smadzenēs. Vizualizējot šos neironus mikroskopā un kvantificējot to gēnu ekspresiju, zinātnieki varēja šūnu līmenī raksturot patoloģijas, kas var būt saistītas ar autismu.
Neironi, kas izauguši no Timotija sindroma iPS šūnām, uzrādīja lielāku nekā parasti kalcija līmeņa kāpumu, kas liecina, ka kalcija kanāli zaudēja spēju izslēgties. Tas izraisīja dramatiskas izmaiņas neironu signalizācijā, pārkonfigurējot gēnu izpausmes veidu.
Atzinums pastiprina viedokli, ka autisms rodas smadzeņu savienojamības defektu dēļ.
Paskai un Dolmetšam bija “aha” brīdis, kad viņi saprata, ka neironi, kas izauguši no Timotija sindroma šūnām, pārāk daudz fermentu padara par viskritiskāko dopamīna un norepinefrīna ražošanai, kam ir svarīga loma maņu apstrādē un sociālajā uzvedībā. Šī realizācija var piedāvāt svarīgas norādes par to, kas izraisa autismā redzamās problēmas.
Lai noteiktu, vai fermentu uzliesmojums ir atgriezenisks, zinātnieki neironus ārstēja ar ķīmisku vielu, kas bloķē bojātos kalcija kanālus, ko sauc par roscovitīnu.
Viņi redzēja gandrīz 70 procentu samazinātu enzīmu ražojošo šūnu īpatsvaru, apstiprinot, ka bojātais kalcija kanāls ir vaininieks pārāk daudz dopamīna un norepinefrīna ražošanā. Šāda atgriezeniskums liecina, ka noteiktas šūnu patoloģijas autismā var būt ārstējamas.
Tomēr Dolmetšs brīdināja, ka roskovitīns pašlaik nav apstiprināts lietošanai cilvēkiem un nekad nav testēts ar bērniem. Lai gan pašlaik tiek veikti plaušu vēža klīniskie pētījumi, tiek ziņots, ka tas izraisa sliktu dūšu un citas blakusparādības.
"Ziņotās blakusparādības, iespējams, ir saistītas ar faktu, ka papildus mērķtiecībai uz autisma mutācijas kanālu, roscovitīns inhibē arī kināzes, kas nepieciešamas šūnu proliferācijai," viņš teica. "Mēs domājam, ka roskovitīns ir labs sākumpunkts, taču, iespējams, tas ir jāoptimizē, pirms tas noder autismam."
Pa to laiku pētījums ir nozīmīgs sasniegums ar panākumiem, izstrādājot tehniku, lai atjaunotu to, kā laboratorijas apstākļos attīstās indivīdu ar Timotija sindromu neironi. Pirmo reizi ir iespējams pētīt traucējumus cilvēka šūnās, nevis peles šūnās, tāpēc tas ir labāks klīniskais modelis, sacīja Dolmetšs.
"Šie rezultāti varētu radīt ļoti spēcīgu pētījumu rīku," viņš teica. "Tā ir cilvēka psihiatriskā slimība Petri trauciņā."
Avots: Stenfordas Universitātes Medicīnas centrs
