Технология, разработанная исследователями из группы Кноблиха в Институте молекулярной биотехнологии (IMBA) Австрийской академии наук и группы Трейтляйна в ETH Zurich, позволяет идентифицировать уязвимые типы клеток и генные регуляторные сети, лежащие в основе расстройств аутистического спектра. Инновационный метод предлагает беспрецедентное понимание аутизма, одного из самых сложных расстройств, бросающих вызов человеческому мозгу. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.
читать далее
Связь между аутизмом и мозгом
- Развитие человеческого мозга зависит от уникальных процессов, в том числе от построения сложной многослойной и связанной коры головного мозга.
- Но эта разница также делает расстройства нервного развития более вероятными у людей.
- Например, многие гены, отвечающие за высокий риск развития расстройств аутистического спектра (РАС), имеют решающее значение для развития коры головного мозга.
- Хотя клинические исследования показали причинно-следственную связь между множественными генетическими мутациями и аутизмом, исследователи до сих пор не понимают, как эти мутации приводят к изменениям в развитии мозга.
Исследователи изучили мутации в генах
Чтобы помочь ответить на этот вопрос, исследователи разработали метод проверки полного набора ключевых генов, регулирующих транскрипцию, связанных с аутизмом. Это событие особенно важно, поскольку интересующие гены можно исследовать одновременно в одном мозаичном органоиде, что знаменует начало эры сложного, эффективного и удобного генетического скрининга в тканях человека.
В недавно разработанной системе под названием «CHOOSE» (CRISPR-humanorganoids-scRNA-seq) каждая клетка органоида несет не более одной мутации в гене, специфичном для РАС. Исследователи смогли отследить эффект каждой мутации на уровне отдельной клетки и составить карту траектории развития каждой клетки.
С помощью этой высокопроизводительной методики мы можем систематически инактивировать список генов, вызывающих заболевания. По мере роста органоидов, несущих эти мутации, мы анализируем влияние каждой мутации на развитие каждого типа клеток.
Чонг Ли, научный сотрудник группы Кноблиха и соавтор исследования
Используя систему, исследователи обнаружили, что мутации 36 генов, которые, как известно, повышают вероятность аутизма, приводят к изменениям определенных типов клеток в развивающемся человеческом мозге. Они определили критические транскрипционные изменения, регулируемые через общие сети, называемые «сетями регуляции генов» или GRN. GRN — это набор молекулярных регуляторов, которые взаимодействуют друг с другом, контролируя определенную клеточную функцию.
Некоторые типы клеток более уязвимы к мутациям, которые приводят к аутизму, особенно некоторые нейронные предшественники — клетки-основатели, которые генерируют нейроны. Это верно в той степени, что патология аутизма может возникнуть уже на ранних стадиях развития мозга. Это указывает на то, что некоторым типам клеток потребуется больше внимания в будущем при изучении генов аутизма.
Чонг Ли, научный сотрудник группы Кноблиха и соавтор исследования
Чтобы подтвердить, имеют ли эти результаты отношение к заболеваниям человека, исследователи объединились с клиницистами Венского медицинского университета и создали органоиды головного мозга из двух образцов стволовых клеток пациентов. У обоих пациентов были мутации, вызывающие аутизм, в одном и том же гене.
Благодаря этому новому методу ученые и врачи получают надежный, точно контролируемый и высокопроизводительный инструмент скрининга, который значительно сокращает время анализа и предоставляет важную информацию о механизмах заболевания. Информация взята из Medical Xpress.
Смотрели ли вы новые видео на YouTube от Olhar Digital? Подпишитесь на канал!