Modelele de creier în miniatură au ajutat oamenii de știință să înțeleagă tulburările din spectrul autist

Apr 8, 2022 | Cercetare, Stiri

Pentru a înțelege mai bine cauzele tulburărilor din spectrul autist (ASD), este esențial să ne uităm la ceea ce se întâmplă în creier în timpul dezvoltării, iar acest lucru se poate face folosind organoidele – modele miniaturale de organe. Cu ajutorul lor, oamenii de știință de la Institutul de Știință și Tehnologie din Austria au descoperit cum mutațiile unei gene cu risc ridicat de autism perturbă procesele importante de dezvoltare.

Sute de gene sunt asociate cu tulburările din spectrul autismului. Unii pacienți sunt afectați doar ușor, în timp ce alții au dizabilități severe. Pe lângă simptomele caracteristice, cum ar fi dificultățile în interacțiunea socială și comunicarea cu alți oameni, precum și comportamentele repetitive-stereotipice, pacienții cu mutații ale genei CHD8 au adesea dizabilități intelectuale și macrocefalie (un creier neobișnuit de mare). Modul în care CHD8 provoacă aceste simptome a fost mult timp neclar.

Deoarece mutațiile CHD8 afectează creierul într-un stadiu foarte incipient al dezvoltării sale, s-a dovedit dificil pentru oamenii de știință să obțină o imagine completă. Prin urmare, în ultimii ani, mulți cercetători au folosit șoarecii ca model pentru a înțelege mai bine ce se întâmplă.

„Însă șoarecii cu o mutație a genei CHD8 au manifestat cu greu simptomele pe care le au în mod normal pacienții umani. Efectele la șoareci nu sunt comparabile cu cele umane, motiv pentru care aveam nevoie de un model uman”, explică profesorul Gaia Novarino.

Împreună cu colaboratori de la Institutul Italian Human Technopole, Institutul European de Oncologie, Universitatea din Milano, precum și cu Institutul Allen pentru Știința Creierului din SUA, profesorul Novarino și echipa sa s-au orientat către organoizi. Aceste versiuni simplificate în miniatură ale organelor sunt făcute din celule stem, care au capacitatea de a deveni aproape orice alt tip de celulă.

Prin crearea circumstanțelor potrivite și oferind aportul adecvat la momentul potrivit, oamenii de știință au reușit să imite procesele de dezvoltare pentru a crea versiuni de bază ale țesutului cerebral de mărimea unei linte.

„Organoizii sunt singura modalitate prin care putem studia dezvoltarea creierului uman într-o fază atât de timpurie”, spune Bárbara Oliveira, unul dintre autorii studiului.

Mutațiile genei CHD8 perturbă echilibrul producției de neuroni

Echipa de cercetare a creat organoizi cerebrali cu și fără mutații ale genei CHD8. Iar după ceva timp, oamenii de știință au putut vedea că organoizii cu această mutație erau mult mai mari. La fel ca și în cazul pacienților cu o mutație CHD8, organoizii prezentau semne de creștere excesivă a creierului.

Obținând o privire de ansamblu asupra tuturor tipurilor de celule din organoizi, echipa observă că organoizii mutanți au început să producă un anumit tip de neuroni, neuroni inhibitori, mult mai devreme decât grupul de control. Așa-numiții neuroni excitatori au fost produși mai târziu. Mai mult, organoizii mutanți au produs mult mai multe celule proliferante, care mai târziu produc o cantitate mai mare din acest tip de neuroni. Oamenii de știință au concluzionat că acest lucru le face să fie semnificativ mai mari decât organoizii fără mutații CHD8 corelate cu macrocefalia pacientului.

Începem să ne înțelegem creierul

Ca și studiile anterioare ale echipei, studiul recent arată cât de important este timpul atunci când cercetezi autismul. „Privind organoizii la diferite momente de timp, ne dă informația că ceea ce vedem în cele din urmă s-ar putea să nu fie imaginea completă a modului în care creierul unui pacient s-a dezvoltat. Avem încă o înțelegere limitată a modului în care diferite traiectorii afectează funcțiile creierului”, a declarat Novarino.

Pentru a putea ajuta într-o zi pacienții cu mutația genei CHD8, elementele de bază ale dezvoltării creierului trebuie să fie mai bine înțelese. Prin reproducerea caracteristicilor genetice și clinice de la pacienții cu autism în organoizi cerebrali, Gaia Novarino și echipa sa a putut să-și aducă o contribuție importantă.

 

Sursă material https://www.sciencedaily.com.