Veränderungen im Gehirn bei Autismus zurückgeführt auf bestimmte Zelltypen
Veränderungen in der gen-Aktivität in spezifischen Zellen des Gehirns sind verbunden mit der schwere des Autismus bei Kindern und Jungen Erwachsenen mit der Störung, nach UC San Francisco Studie von post mortem Hirngewebe. Die Studie neue Einblicke in, wie bestimmte Veränderungen in der Genexpression zu der Erkrankung beitragen, dass die Symptome durch eine änderung der Funktion der schaltkreise im Gehirn, die eine wichtige Grundlage für die Entwicklung von Behandlungen für die Störung, sagen die Autoren.
Wissenschaftler haben in den letzten Jahren lernte, dass Autismus-Spektrum-Störungen (Asd) sind in der Regel verursacht durch Veränderungen in der genetischen Anweisungen für die wie das sich entwickelnde Gehirn Drähte sich, beginnend im zweiten trimester der Schwangerschaft und Weiterbildung durch die frühe kindheit. Es ist weit weniger klar, wie das Reife Gehirn schaltungen produziert, von denen unlesbare Anweisungen unterscheidet sich bei Menschen mit Autismus oder wie sich diese änderungen produzieren, die sozialen Schwierigkeiten in der Kommunikation; eingeschränkte, repetitive Verhaltensweisen; und andere Symptome, die definieren die Störung. Dies ist einer der Gründe, es gibt gegenwärtig keine medizinischen Therapien, um umzukehren oder zu behandeln, diese Symptome, sagen die Autoren der neuen Studie.
„Identifizierung von genetischen Veränderungen, die bei der Empfängnis oder in der Gebärmutter ist wichtig für das Verständnis der Ursachen von Autismus, aber diese Erkenntnisse sind unwahrscheinlich, das Ergebnis in sinnvolle therapeutische Ziele“, sagte senior-Autor Arnold Kriegstein, MD, Ph. D., ein professor von Neurologie und Mitglied der UCSF-Weill-Institut für Neurowissenschaften, leitet UCSF Eli und Edyth Breites Zentrum für Regeneration Medizin und Stammzellforschung. „Durch die Zeit, die Kinder mit Autismus diagnostiziert, all die Dinge, die schief ging, passiert bereits, und die Patienten sind Links mit einem Stromkreis Funktionsstörung hat nun gereift. Wenn wir wollen, um in der Lage sein, zu Behandlungen für diese Kinder, wenn Sie kommen, um unsere Aufmerksamkeit, es ist die verändert schaltkreise im Gehirn, die wir angehen müssen.“
In der neuen Studie, veröffentlicht in der Mai 17, 2019 Problem von Wissenschaft—Forscher unter der Leitung von Dmitry Velmeshev, Ph. D., ein Postdoc-Stipendiat in Kriegstein Labor, um zu verstehen, wie die Gehirne der Leute mit Autismus diagnostiziert unterscheiden sich von nicht-autistischen Gehirn auf der neuronalen Schaltkreis-Ebene durch die Verwendung neuartiger Techniken, um den Blick für Unterschiede in der gen-Aktivität in bestimmten Arten von Gehirnzellen.
Studium der Einzel-Zell-Unterschiede in der Genexpression durch Sequenzierung-Moleküle, RNA—, die zeigen, welche Gene eingeschaltet sind insbesondere Zellen—wurde die Grenze von der Biologie in den letzten Jahren, aber wurde schwer gelten für Erwachsene Gehirn Gewebe, da der Herausarbeitung einzelner Zellen aus dem kunstvoll verschlungenen Schaltkreisen des Gehirns ist ein bisschen wie das spielen Jenga mit Jell-o -. Stattdessen Velmeshev und Kollegen, auch neuere Techniken zum extrahieren von RNA, die aus Zellkernen isoliert von Proben von Hirngewebe und identifizieren Sie die Art der Zelle, die das genetische material herkommen nach der Tat auf Signatur Muster der gen-expression. Dies ermöglichte es den Forschern zu suchen biologische Unterschiede in spezifischen Zelltypen und-Schaltung Komponenten in den Gehirnen von Menschen mit Autismus.
Die Forscher angewendet einzelnen Kerne Sequenzierung Ansatz zum snap-frozen post-mortem-Proben des präfrontalen Kortex und anterioren Cingulum—zwei Hirnregionen, die zuvor gezeigt, sich anders zu Verhalten bei Patienten mit Autismus—von den Nationalen Instituten der Gesundheit (NIH) NeuroBioBank und University of Maryland School of Medicine Gehirn und Gewebe-Bank. Sie verglichen Gehirn-Proben aus 15 Menschen mit Autismus, die gestorben ist, im Alter zwischen vier und 22 mit Gehirn-Proben von 16 Menschen, die gestorben sind in der gleichen Altersgruppe der nicht-neurologischen Ursachen. Da viele der Patienten mit Autismus litt an Anfällen, die Forscher untersuchten auch Gehirn Proben von Patienten mit Epilepsie zu identifizieren Gehirn Veränderungen eher zur Eindämmung von Anfällen als von Autismus selbst.
Ihre Analyse von mehr als 100.000 Zellkernen aus Gehirn-Proben gefunden, dass Gehirne von Menschen mit Autismus enthalten einen gemeinsamen Satz von Veränderungen in Genen, die in die synaptische Kommunikation zwischen den Nervenzellen. Diese änderungen wurden gefunden, die speziell in den Zellen in den obersten Schichten des neocortex, die verantwortlich sind für die lokale Verarbeitung von Informationen. Sie fanden auch Veränderungen in nicht-neuronalen Zellen des Gehirns genannt glia mit möglichen Auswirkungen auf Ihre Rolle in der Rebschnitt und die Erhaltung gesunder neuronaler schaltkreise.
Viele Gene, die die Forscher gefunden zu werden, anders ausgedrückt, in die Gehirne der Leute mit Autismus sind bekannt, allgemein ausgedrückt, die über das gesamte Gehirn, sondern nur in diese Zellen haben Sie zu sein scheinen signifikant verändert in der Krankheit. Bemerkenswert ist, dass das Ausmaß der Veränderungen in der Genexpression, die in dieser sehr spezifischen Gruppen von Zellen war eng korreliert mit dem Schweregrad der Patienten Verhaltens-Symptome.
Forscher haben lange befürchtet, dass eine Erkrankung mit so verschiedenen Symptomen und genetischen Ursachen, die ASDs wäre, so dass die variable auf der neurologischen Ebene, dass jeder einzelne im Grunde erfordert eine einzigartige form der Behandlung. Die Tatsache, dass die Forscher waren in der Lage zu identifizieren, die einen gemeinsamen Satz von Schaltung änderungen unter einer vielfältigen Gruppe von Patienten verschiedenen Alters und genetische Hintergründe bietet, neue Hoffnung, dass eines Tages könnte es eine gemeinsame Behandlung für viele Menschen mit der Erkrankung.
„Es war sehr spannend zu sehen, wie eine klare Konvergenz auf bestimmte Zelltypen, die angezeigt werden, geändert werden, alle diese Patienten,“ Velmeshev sagte. „Dies bietet Hoffnung, dass irgendwann in der Zukunft könnte es eine allgemein anwendbare Therapie für viele verschiedene Patienten mit der Krankheit.“
Auf der anderen Seite, Velmeshev und Kriegstein darauf hingewiesen, dass die Feststellung, dass diese gemeinsame genetische änderungen, die hoch spezifisch an bestimmte Zelltypen im Gehirn ist eine große Herausforderung, da jede Behandlung müssten auch die exquisit, die spezifisch für diese betroffenen Zelltypen.
Um besser zu verstehen, wie genau die spezifische zelluläre Veränderungen, die Sie identifiziert in dieser Studie auf die Funktion neuronaler schaltkreise, die bei Patienten mit Autismus, die Forscher planen, neu zu erstellen, die diese Veränderungen im drei-dimensionalen „organoide“ Modelle der Entwicklung des Gehirns, die angebaut werden können im Labor von Patienten Hautzellen.