Ученые из института молекулярной биологии Австралии (независимая организация биомедицинских исследований) разработали новую систему диагностики аутизма, основанную на использовании искусственно созданных моделей человеческого мозга и изучении генетических мутаций с их помощью. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Система CHOOSE подразумевает использование органоидов человеческого мозга — искусственно созданной из стволовых клеток трехмерной ткани, способной имитировать его архитектуру и функциональность. Технология позволяет идентифицировать уязвимые типы клеток и сети регуляции генов, которые лежат в основе расстройств аутистического спектра.
Ученые объяснили, что многие гены, обусловливающие высокий риск развития расстройства аутистического спектра (РАС), имеют решающее значение для развития коры головного мозга. Хотя клинические исследования показали причинно-следственную связь между множественными генетическими мутациями и аутизмом, исследователи до сих пор не понимают, как эти мутации приводят к дефектам развития мозга. Из-за уникальности развития человеческого мозга эксперименты с участием животных имеют ограниченное применение.
Чтобы заполнить этот пробел, ученые разработали методику скрининга полного набора ключевых генов-регуляторов транскрипции, связанных с аутизмом. Ген-регулятор — это ген, кодирующий регуляторный белок, активирующий или подавляющий транскрипцию других генов. Разработка позволяет создать модели мозга с использованием нескольких интересующих генов, что повышает эффективность генетического скрининга.
В системе CHOOSE (CRISPR-human organoids-scRNA-seq) каждая клетка органоида несет не более одной мутации в определенном гене, связанном с РАС. Исследователи могут проследить влияние каждой мутации на уровне отдельной клетки и составить карту траектории ее развития. Последствия каждой мутации будут отображены в ходе одного эксперимента, что значительно сокращает время анализа.
Ученые отметили, что благодаря системе CHOOSE стало известно, что мутации 36 генов, связанных с РАС, имеют некоторые общие молекулярные механизмы. Однако некоторые типы клеток более уязвимы к мутациям, которые приводят к аутизму. К ним относятся предшественники нейронов.
Ранее была обнаружена связь между распространенной кишечной инфекцией и болезнью Альцгеймера.