Новое исследование стволовых клеток указывает на ранние признаки шизофрении

Новое исследование стволовых клеток указывает на ранние признаки шизофрении

Ученые Солка показывают фундаментальные отличия ранних нейронов от пациентов с шизофренией, подтверждая теорию о том, что риск заболевания может начаться еще в утробе матери.

ЛА-ХОЛЬЯ — Используя новую технологию стволовых клеток, ученые из Института Солка показали, что нейроны, полученные из клеток кожи людей, больных шизофренией, ведут себя странно на ранних стадиях развития, что дает подсказку о способах раннего обнаружения и потенциального лечения болезни.

Результаты исследования, опубликованные в сети в апреле Молекулярная психиатрия, поддерживают теорию о том, что неврологическая дисфункция, которая в конечном итоге вызывает шизофрению, может начаться в мозгу младенцев еще в утробе матери.

«Это исследование направлено на изучение самых ранних обнаруживаемых изменений в мозге, которые приводят к шизофрении», — говорит Фред Х. Гейдж, профессор генетики Солк. «Мы были удивлены тем, как рано в процессе развития можно обнаружить дефекты нервной функции».

Эти изображения показывают движение полученных от пациента нервных клеток-предшественников из сферы нейронов в анализе миграции. То, насколько далеко и быстро перемещаются нейроны, указывает на то, могут ли они вести себя нетипично в мозгу.

Нажмите здесь и здесь для изображений с высоким разрешением.

Изображение: предоставлено Институтом биологических исследований Солка.

В настоящее время более 1.1 процента населения мира больны шизофренией, причем только в Соединенных Штатах насчитывается около трех миллионов случаев. Экономические издержки высоки: в 2002 году американцы потратили почти 63 миллиарда долларов на лечение и управление инвалидностью. Эмоциональные издержки еще выше: 10% больных шизофренией вынуждены совершить самоубийство из-за бремени борьбы с болезнью.

Хотя шизофрения является разрушительным заболеванием, ученые до сих пор очень мало знают о ее основных причинах, и до сих пор неизвестно, какие клетки мозга поражены и как. Раньше ученые могли изучать шизофрению, только исследуя мозг пациентов после смерти, но возраст, стресс, лекарства или злоупотребление наркотиками часто изменяли или повреждали мозг этих пациентов, что затрудняло точное определение происхождения болезни.

Ученые Солка смогли избежать этого препятствия, используя технологии стволовых клеток. Они взяли клетки кожи у пациентов, уговорили клетки вернуться к более ранней форме стволовых клеток, а затем побудили их вырасти в нейроны очень ранней стадии (названные нервными клетками-предшественниками или NPC). Эти NPC похожи на клетки мозга развивающегося плода.

Исследователи создали NPC из клеток кожи четырех пациентов с шизофренией и шести здоровых людей. Они проверили клетки в двух типах анализов: в одном тесте они смотрели, как далеко клетки перемещаются и взаимодействуют с определенными поверхностями; в другом тесте они изучали стресс в клетках, визуализируя митохондрии, которые представляют собой крошечные органеллы, генерирующие энергию для клеток.

В обоих тестах команда Солка обнаружила, что NPC людей, страдающих шизофренией, существенно отличаются от NPC, взятых у здоровых людей.

В частности, клетки, предрасположенные к шизофрении, проявляли необычную активность в отношении двух основных классов белков: тех, которые участвуют в адгезии и связности, и тех, которые участвуют в окислительном стрессе. Нервные клетки пациентов с шизофренией, как правило, имеют аберрантную миграцию (что может привести к плохой связи, наблюдаемой позже в мозге) и повышенный уровень окислительного стресса (что может привести к гибели клеток).

Эти результаты согласуются с преобладающей теорией о том, что события, происходящие во время беременности, могут способствовать шизофрении, даже если болезнь не проявляется до раннего взросления. Прошлые исследования показывают, что матери, которые перенесли инфекцию, недоедание или сильный стресс во время беременности, подвергаются более высокому риску рождения детей с шизофренией. Причина этого неизвестна, но, вероятно, играют роль как генетические факторы, так и факторы окружающей среды.

«Исследование намекает на то, что могут быть возможности для создания диагностических тестов для шизофрении на ранней стадии», — говорит Гейдж, заведующий кафедрой исследований возрастных нейродегенеративных заболеваний Ви и Джона Адлеров.

Кристен Бреннанд, первый автор статьи и доцент Медицинской школы Икана на горе Синай, сказал, что исследователи были удивлены тем, что нейроны кожи остались на такой ранней стадии развития. «Мы поняли, что это не зрелые нейроны, а такие же старые, как и нейроны в первом триместре», — говорит Бреннанд. «Поэтому мы изучали не шизофрению, а то, что идет не так задолго до того, как пациент действительно заболел».

Интересно, что исследование также показало, что антипсихотические препараты, такие как клозапин и локсапин, не улучшали миграцию в NPC (в частности, локсапин фактически ухудшал миграцию в этих клетках).

«Это был эксперимент, который дал результаты, противоположные нашим ожиданиям», — говорит Бреннанд. «Хотя, оглядываясь назад, можно сказать, что использование лекарств, лечащих симптомы, может оказаться бесполезным в попытке предотвратить заболевание».

Следующими шагами в этой работе будут увеличение размера выборки для более широкого круга пациентов и просмотр сотен или тысяч образцов пациентов, говорит Бреннанд.

В этой работе участвовали Йонгсунг Ким, Нгок Тран, Энтони Симоне,
Хён Джун Ким и Ян Ладран из Института Солка; Джеффри Савас и Джон Йейтс из Исследовательского института Скриппса; Казуэ Хасимото-Тори и Паско Ракич из Йельского университета; Кристин Бомонт и Милан Мрксич из Северо-Западного университета; Аарон Тополь, Мохаммед Абдельрахим, Бриджит Матикайнен-Анкне, Ганг Фанг и Бин Чжан из Медицинской школы Икан на горе Синай; и Шихуэй Чао из Аризонского государственного университета в Темпе.

Лаборатория Гейджа частично финансируется Калифорнийский институт регенеративной медицины (CIRM), G Гарольд и Лейла Y Mathers Foundation, Фонд JPB, Благотворительный фонд Леоны М. и Гарри Б. Хелмсли, Аннет Мерл-Смит, Роберт и Мэри Джейн Энгман. Лаборатория Бреннанда частично финансируется NARSAD, NIMH и Нью-Йоркским фондом стволовых клеток.

О Солковском институте биологических исследований:
Институт биологических исследований Солка является одним из ведущих в мире фундаментальных научно-исследовательских учреждений, где всемирно известные преподаватели исследуют фундаментальные вопросы науки о жизни в уникальной, совместной и творческой среде. Сосредоточенные как на открытиях, так и на наставничестве будущих поколений исследователей, ученые Солка вносят новаторский вклад в наше понимание рака, старения, болезни Альцгеймера, диабета и инфекционных заболеваний, изучая неврологию, генетику, клеточную и растительную биологию и смежные дисциплины.

Достижения факультета были отмечены многочисленными наградами, в том числе Нобелевскими премиями и членством в Национальной академии наук. Основанный в 1960 году пионером вакцины против полиомиелита Джонасом Солком, доктором медицины, Институт является независимой некоммерческой организацией и памятником архитектуры.