Макроцефалия — пропорциональное увеличение головного мозга, часто встречается у детей с тяжелой формой расстройства аутистического спектра (РАС). Заболевание неизбежно сопровождается отставанием умственного развития и во многих случаях приводит к внезапной смерти. До сих пор причины возникновения различных патологий, связанных с РАС, и пути их лечения остаются неизвестными. Но последние исследования генетических мутаций при редких формах заболевания показали, что нарушения начинаются с неправильного развития головного мозга у эмбриона.
Флора Ваккарино (Flora Vaccarino) из Йельского университета и ее коллеги пытались найти отклонения при формировании коры мозга. Для этого они извлекли стволовые клетки из кожи четырех детей с макроцефалией, а также у их родителей, не страдающих заболеванием. Затем клетки перепрограммировали химическим путем и заставили их превратиться в крошечные трехмерные структуры, имитирующие развивающийся передний мозг человека.
Как сообщается в статье, опубликованной в издании Cell, миниатюрные органы, выращенные из клеток больных РАС и здоровых людей, выглядели по-разному. Ученые сравнили уровень экспрессии генов, и обнаружили в первом случае повышенную активность генов, которые контролируют рост клеток мозга. В результате клетки детей делились быстрее и образовывали больше тормозных нейронов и синапсов, которые, в свою очередь, подавляли другие типы клеток.
"Такие нарушения как ускоренное деление клеток, перепроизводство тормозных нейронов, и чрезмерное количество синапсов могут быть предшественниками тех аномалий в развитии мозга, которые найдены у детей с тяжелыми формами РАС", — говорит Ваккарино в пресс-релизе университета.
В частности исследователи зарегистрировали десятикратное увеличение активности гена FOXG1, который играет важную роль в росте нейронов на стадии раннего эмбрионального развития. С помощью современных молекулярных технологий они скорректировали чрезмерную экспрессию гена и сумели обратить вспять некоторые негативные нейробиологические изменения.
"Регулируя уровень экспрессии FOXG1, мы смогли предотвратить перепроизводство тормозных нейронов из клеток пациента, — объясняет Ваккарино. — Примечательно, что мы также обнаружили связь между изменением экспрессии этого гена и тяжестью макроцефалии и аутизма у пациента".
Ученые говорят, что, несмотря на небольшое число обследованных людей, результаты их работы представляют основу для последующего изучения нормального развития человеческого мозга и различных отклонений, включая расстройства аутистического спектра. Например, ген FOXG1 может быть использован в качестве биомаркера тяжелых форм заболевания, и стать потенциальной мишенью для новых лекарств.
