Neue Neuronen geben Hinweise auf den Autismus einer Person

Neue Neuronen geben Hinweise auf den Autismus einer Person

Salk-Forscher finden Anzeichen einer frühen Hirnüberwucherung in Zellen von Menschen mit Autismus

LA JOLLA – Die Gehirne mancher Menschen mit Autismus-Spektrum-Störung wachsen früh im Leben schneller als gewöhnlich, oft schon vor der Diagnose. Eine neue, von Wissenschaftlern des Salk Institute gemeinsam geleitete Studie hat eine hochmoderne Stammzellentechnik eingesetzt, um die Mechanismen zu entschlüsseln, die das mysteriöse Phänomen des übermäßigen Gehirnwachstums antreiben, von dem bis zu 30 Prozent der Menschen mit Autismus betroffen sind.

Die Ergebnisse wurden am 6. Juli 2016 in der Zeitschrift veröffentlicht Molecular Psychiatryzeigen, dass es möglich ist, im letzten Jahrzehnt entwickelte Stammzell-Reprogrammierungstechnologien zu nutzen, um die frühesten Stadien komplexer Erkrankungen zu modellieren und potenzielle therapeutische Medikamente zu bewerten.

Interessanterweise stellte das Salk-Team fest, dass aus Stammzellen gewonnene Neuronen im Vergleich zu Zellen gesunder Personen weniger Verbindungen in der Schale herstellten. Darüber hinaus konnten die Wissenschaftler die Kommunikation zwischen den Zellen wiederherstellen, indem sie IGF-1 hinzufügten, ein Medikament, das derzeit in klinischen Studien zur Behandlung von Autismus untersucht wird.

„Diese Technologie ermöglicht es uns, Einblicke in die Neuronenentwicklung zu gewinnen, die in der Vergangenheit nicht möglich waren“, sagt der leitende Forscher Rusty Gage, Professor am Salk's Laboratory of Genetics und Inhaber des Vi und John Adler-Lehrstuhls für Forschung zu altersbedingten neurodegenerativen Erkrankungen. „Wir freuen uns über die Möglichkeit, mithilfe von Stammzellenmethoden die Biologie von Autismus zu entschlüsseln und möglicherweise nach neuen medikamentösen Behandlungsmöglichkeiten für diese schwächende Störung zu suchen.“

Autismus, von dem etwa jedes 1. Kind in den Vereinigten Staaten betroffen ist, ist durch Kommunikationsprobleme, Schwierigkeiten bei der Interaktion mit anderen und sich wiederholende Verhaltensweisen gekennzeichnet, obwohl die Symptome in Art und Schwere stark variieren. Es gibt keine bekannte Ursache für Autismus.

Im Jahr 2010 zeigten Gage, Carol Marchetto vom Salk's Laboratory of Genetics, Alysson Muotri von der University of California in San Diego und ihre Mitarbeiter, dass sie Merkmale des Rett-Syndroms nachbilden konnten – einer seltenen Erkrankung, die Merkmale von Autismus aufweist, aber durch Mutationen in verursacht wird ein einzelnes Gen – in einer Petrischale.

Dazu entnahmen sie Hautzellen von Patienten, fügten eine Mischung aus Chemikalien hinzu, die diese Zellen anwiesen, Stammzellen zu bilden, und überredeten so wiederum ihre neuen Stammzellen zu Neuronen. Die Fähigkeit, aus menschlichen Zellen sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) zu bilden, wurde 2007 von Forschern entwickelt. Einige Wissenschaftler waren jedoch zunächst skeptisch, dass die neue Technologie Einblicke in komplexe Erbkrankheiten wie Autismus ermöglichen könnte.

„In dieser Studie gaben uns induzierte pluripotente Stammzellen einen Einblick in die Geburt eines Neurons, den wir sonst nicht hätten“, sagt Marchetto, leitender Wissenschaftler und Erstautor der Studie. „Merkmale des Rett-Syndroms in einem Gericht zu sehen, gab uns die Zuversicht, als nächstes klassisches Autismus zu studieren.“

In der neuen Studie, in der erneut mit Muotri und anderen Wissenschaftlern der UCSD zusammengearbeitet wurde, erzeugte Gages Team Stammzellen aus einer Untergruppe von Menschen mit Autismus, deren Gehirne im Kleinkindalter bis zu 23 Prozent schneller als gewöhnlich gewachsen waren, sich aber anschließend normalisiert hatten.

Die von den Patienten stammenden Neuronenvorläuferzellen vermehrten sich schneller als die von sich typischerweise entwickelnden Individuen. Der Befund stützt eine von einigen Experten vertretene Theorie, dass die Gehirnvergrößerung durch Störungen des normalen Teilungszyklus der Zelle verursacht wird, sagt Marchetto. Darüber hinaus verhielten sich die aus Stammzellen gewonnenen Neuronen von Menschen mit Autismus ungewöhnlich und platzten seltener vor Aktivität als die Zellen gesunder Menschen.

Die Aktivität dieser Neuronen schien sich durch die Zugabe von IGF-1 zu verbessern, von dem bekannt ist, dass es die Verbindungen zwischen Neuronen verbessert. Die Gruppe plant, die Patientenzellen zu verwenden, um die molekularen Mechanismen hinter den Wirkungen von IGF-1 zu untersuchen, insbesondere um Veränderungen in der Genexpression durch die Behandlung zu untersuchen.

Obwohl die neu gewonnenen Zellen weit vom Gehirn der Patienten entfernt sind, kann eine Gehirnzelle allein wichtige Hinweise auf eine Person geben, sagt Marchetto. „Es überrascht mich immer wieder, wenn wir Ähnlichkeiten zwischen den Eigenschaften der Zellen in der Schale und der menschlichen Krankheit erkennen können“, fügt sie hinzu.

Weitere Autoren der Studie sind Haim Belinson und Anthony Wynshaw-Boris von der University of California, San Francisco; Yuan Tian, ​​Jing Ou und Daniel Geschwind von der University of California, Los Angeles; Beatriz Freitas, Patricia Beltrao-Braga, Cleber Trujillo, Eric Courchesne, Cynthia Barnes, Karen Pierce, Lawrence Eichenfield, Tiziano Pramparo und Lisa Eyler von der University of California San Diego; Chen Fu von Case Western Reserve University in Cleveland, Ohio; Krishna Vadodaria, Ana Mendes, Yanelli Nunez, Himanish Ghosh und Rebecca Wright von Salk; Krishnan Padmanabhan von Medizinische und zahnmedizinische Fakultät der Universität Rochester in New York; und Kristen Brennand von Icahn School of Medicine am Berg Sinai in New York.

Die Forschung wurde unterstützt von der Kalifornisches Institut für Regenerative Medizin, der National Institutes of Health, The Internationale Stiftung für Rett-Syndrom herunter ,ein NARSAD Independent Investigator Award herunter ,ein NIMH Autismus-Kompetenzzentrum Programm Projektstipendium, The Leona M. und Harry B. Helmsley Charitable Trust, The JPB-Stiftung, die Robert and Mary Jane Engman Foundation, die CDMRP-Autismus-Forschungsprogramm, der University of California, San Diego Clinical and Translational Research Institute und Autism Speaks.