Naharakkude uuringute kasutamine autismi rakuliste aluste uurimiseks
Stanfordi ülikooli meditsiinikooli neuroteadlased uurisid Timothy sündroomiga patsientide rakke - haruldast geneetilist seisundit, mis on seotud autismi ühe kõige läbitungivama vormiga: teisisõnu, enamikul Timothy sündroomi mutatsiooniga inimestel on sümptomiks autism muud probleemid.
Autism on kahjustatud sotsiaalse ja verbaalse suhtluse arenguhäirete spekter. Kahjuks pole arstiteadus välja töötanud meetodit autismi põhjuste raviks. Järelikult on mõistlik uurimine, mis autismi aju arengus valesti läheb.
Praeguses uuringus oletavad teadlased, et Timothy sündroomiga patsientide autismi põhjustab geenimutatsioon, mis häirib närvirakkude suhtlemist.
Täpsemalt, teadlaste arvates muudab geenimutatsioon neuronimembraanide kaltsiumikanalid defektseks, häirides nende neuronite suhtlemist ja arengut.
Kaltsiumi vool neuronitesse võimaldab neil tulekahju ja see, kuidas kaltsiumi vool reguleeritakse, on meie aju toimimise keskne tegur.
Teadlased leidsid ka, et Timothy sündroomiga isikutelt kasvanud ajurakud põhjustasid vähem selliseid rakke, mis ühendavad mõlemat aju pooli, samuti kahe aju keemilise käskjala, dopamiini ja norepinefriini, ületootmist. Lisaks leidsid nad, et nad võivad need mõjud tagasi pöörata, blokeerides vigaseid kanaleid keemiliselt.
Sergiu Pasca, MD, ja Ricardo Dolmetsch, Ph.D., juhtisid uuringut, mis on avaldatud veebis Loodusmeditsiin.
Teadlaste sõnul on lüngad meie arusaamises psühhiaatriliste häirete, näiteks autismi põhjustest, nende ravimise raskeks. Loomulikult on autismi ning muude psühhiaatriliste ja neuroloogiliste haiguste uurimine piiratud suutmatusega proovida ja katsetada elusaid ajukudesid.
Selle lahendamiseks kasutasid Dolmetsch ja tema kolleegid uudset lähenemist, mis hõlmab nn indutseeritud pluripotentseid tüvirakke või iPS-rakke.
"Oleme välja töötanud viisi, kuidas võtta Timothy sündroomiga inimestelt naharakud ja teisendada need tüvirakkudeks, seejärel muuta need tüvirakud neuroniteks," ütles Dolmetsch. Teadlased kasvatasid neid iPS-rakke toitainerikkas lahuses vabalt hõljuvate klompidena, kandes hiljem tükid koekultuuriplaatidele.
Keskkonnas arenesid mõned plaadid kolmemõõtmelised, ajulaadsed kerad, mille rakud rändasid hiljem väljapoole ja küpsesid neuroniteks.
Need neuronid moodustasid kolm erinevat kihti, mis on aju eluskoe esimene hea hinnang. Neid neuroneid mikroskoobi all visualiseerides ja nende geeniekspressiooni kvantifitseerides suutsid teadlased rakutasandil iseloomustada kõrvalekaldeid, mis võivad olla seotud autismiga.
Timothy sündroomi iPS-rakkudest kasvanud neuronitel ilmnes kaltsiumi taseme normaalsest suurem tõus, mis viitab sellele, et kaltsiumikanalid kaotasid sulgemisvõime. See käivitas dramaatilised muutused neuronite signaalimises, seadistades ümber geenide ekspresseerimise.
Leid kinnitab arvamust, et autism tuleneb aju ühenduvuse defektidest.
Pascal ja Dolmetschil oli "ahaa" hetk, kui nad mõistsid, et Timothy sündroomi rakkudest kasvanud neuronid muudavad liiga palju ensüümi kõige kriitilisemaks dopamiini ja norepinefriini tootmiseks, millel on oluline roll sensoorses töötluses ja sotsiaalses käitumises. See teostus võib pakkuda olulisi vihjeid selle kohta, mis põhjustab autismiga seotud probleeme.
Et teha kindlaks, kas ensüümi tõus oli pöörduv, töötlesid teadlased neuroneid kemikaaliga, mis blokeerib defektsed kaltsiumikanalid, nimega roscovitine.
Nad nägid ensüümi tootvate rakkude osakaalu vähenemist ligi 70 protsenti, kinnitades, et defitsiidiga kaltsiumikanal oli süüdi liiga palju dopamiini ja norepinefriini tootmises. Selline pöörduvus viitab sellele, et autismi teatud rakuhäired võivad olla ravitavad.
Dolmetsch hoiatas siiski, et roskovitiini ei ole praegu inimestel lubatud kasutada ja seda pole kunagi lastel katsetatud. Kuigi see on praegu kopsuvähi kliinilistes uuringutes, põhjustab see väidetavalt iiveldust ja muid kõrvaltoimeid.
"Teatatud kõrvaltoimed on tõenäoliselt tingitud asjaolust, et lisaks autismis muteerunud kanali sihtimisele pärsib rosovitiin ka rakkude proliferatsiooniks vajalikke kinaase," ütles ta. "Me arvame, et roscovitine on hea lähtepunkt, kuid tõenäoliselt tuleb see optimeerida, enne kui see autismi jaoks kasulik oleks."
Vahepeal on uuring suur saavutus ja selle edu tehnika väljatöötamisel, et taastada, kuidas Timothy sündroomiga inimeste neuronid laboris arenevad. Dolmetsch ütles, et esimest korda on võimalik uurida häiret inimese rakkudes, mitte hiire rakkudes.
"Need tulemused võivad viia väga võimsa uurimisvahendini," ütles ta. "See on inimese psühhiaatriline haigus Petri tassis."
Allikas: Stanfordi ülikooli meditsiinikeskus
