Źródła zaburzeń psychicznych i neurodegeneracyjnych znajdują się w procesie formowania się komórek mózgowych płodu

Źródła niektórych zaburzeń neuropsychiatrycznych, takich jak autyzm, choroba afektywna dwubiegunowa czy depresja, a także niektórych chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona, mogą leżeć na bardzo wczesnym etapie rozwoju mózgu płodu. To znaczy wcześniej niż dotychczas sądzono, zgodnie z badaniem przeprowadzonym przez Instytut Badań w Szpitalu del Mar i Uniwersytecie Yale, opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications.

Prace koncentrowały się na „znalezieniu źródeł chorób psychicznych na najwcześniejszych etapach rozwoju płodowego, zwłaszcza w komórkach macierzystych mózgu” – wyjaśnia dr Gabriel Santpere, badacz w programie Miguela Serveta i koordynator grupy badawczej neurogenomiki w programie informatyki biomedycznej w Istituto Investigaciones Hospital del Mar, grupie współpracującej z Uniwersytetem Pompeu Fabra.

W tym celu wykorzystali listę prawie 3000 genów powiązanych z chorobami neuropsychiatrycznymi, patologiami neurodegeneracyjnymi i wadami kory mózgowej, a następnie zmodelowali wpływ ich modyfikacji na komórki zaangażowane w rozwój mózgu. Wyniki pokazują, że wiele z tych genów funkcjonuje już na wczesnym etapie rozwoju płodowego w komórkach macierzystych – prekursorach, które kształtują mózg, tworząc neurony i struktury, które je wspierają.

Osiągnięcie tego celu nie było łatwym zadaniem. Ten etap rozwoju mózgu jest bardzo trudny do zbadania. Z tego powodu naukowcy zebrali bogate dane z mózgów ludzkich i mysich, a także dane z modeli komórkowych in vitro.

Jak zauważa dr Nicola Micali, adiunkt w laboratorium dr. Pasko Rakica na Uniwersytecie Yale i współkierownik badania: „Naukowcy zazwyczaj badają geny odpowiedzialne za choroby psychiczne u dorosłych, ale w tej pracy odkryliśmy, że wiele z tych genów jest aktywnych już na wczesnym etapie rozwoju mózgu płodu, a ich zmiany mogą wpływać na rozwój mózgu i przyczyniać się do zaburzeń psychicznych w późniejszym życiu”.

W badaniu zmodelowano specyficzne sieci regulacyjne dla każdego typu komórek zaangażowanych w rozwój mózgu, aby sprawdzić, jak aktywacja lub dezaktywacja analizowanych genów związanych z różnymi chorobami mózgu wpływa na komórki progenitorowe na różnych etapach. Pozwoliło to na obserwację znaczenia każdego genu w rozwoju zaburzeń powodujących różne choroby. Lista obejmuje od małogłowia i wodogłowia po autyzm, depresję, chorobę afektywną dwubiegunową, anoreksję czy schizofrenię, a także chorobę Alzheimera i Parkinsona.

Stwierdzono, że wszystkie te patologie wiążą się z genami zaangażowanymi w najwcześniejsze fazy rozwoju mózgu, kiedy aktywne są nerwowe komórki macierzyste. „Zajmujemy się szerokim spektrum chorób, na które może cierpieć mózg, i badamy, jak geny zaangażowane w te schorzenia zachowują się w nerwowych komórkach macierzystych” – dodaje Joel Mato-Blanco, badacz z Instytutu Badań w Szpitalu del Mar.

Jednocześnie podkreśla, że praca „identyfikuje okna czasowe i typy komórek, w których działanie tych genów jest najbardziej znaczące, wskazując, kiedy i gdzie należy ukierunkować funkcję tych genów”.

Posiadanie tych informacji „jest przydatne dla zrozumienia przyczyn chorób, które atakują korę mózgową, czyli tego, w jaki sposób zmiany genetyczne przekształcają się w te patologie” – mówi dr Santpere.

Zrozumienie tych mechanizmów i roli każdego genu w danej chorobie może pomóc w opracowaniu ukierunkowanych terapii, otwierając nowe możliwości terapii genowej i leczenia spersonalizowanego.