Сначала — представьте себе крошечные стволовые клетки мозга, эти первоисточники нейронов, ещё задолго до того, как появится хоть какой-то симптом психических или дегенеративных заболеваний. В этом и кроется суть работы учёных из Научно-исследовательского института больницы (Hospital Research Institute) и Йельского университета (Yale University) — они заглянули в эти первые часы и дни развития мозга плода.
Руководитель исследования, научный сотрудник Габриэль Сантпер (Gabriel Santpere) из Института биомедицинской информатики (Biomedical Informatics Institute) и Университета Помпеу Фабра (Pompeu Fabra University), объясняет: «Мы сфокусировались на выявлении, как и когда гены, связанные с психическими недугами, начинают активность в клетках-«родителях» мозга».
Подобно поиску иголки в стоге сена, команда отобрала почти 3000 генов — всех, что связаны с нейропсихиатрическими и нейродегенеративными состояниями, включая аутизм, депрессию, болезнь Паркинсона. Эти гены изучались как у людей, так и у мышей, плюс с использованием лабораторных моделей клеток in vitro, чтобы воспроизвести влияние генетических изменений на клетки, формирующие мозг.
Результаты исследования: больше, чем просто генетический шорох в темноте
Что удивительно — эти «проблемные» гены начинают «работать» гораздо раньше, чем думали раньше. Уже в нейронных стволовых клетках — тех самых, что в будущем выстраивают сложную архитектуру мозга, — происходит их активность.
«Раньше все думали, что гены психических заболеваний проявляют себя в более зрелом возрасте, — говорит научный сотрудник Никола Микали (Nicola Mikali) из лаборатории доктора Паско Ракича (Yale University). — Но вот парадокс: они уже вовсю «заводятся» на самых ранних этапах плода, и любые нарушения здесь могут задать тон развитию болезни».
Команда с помощью анализа регуляторных сетей проследила, как именно активация или подавление определённых генов сказывается на различных клеточных типах и на разных этапах развития. Оказалось, что влияние этих генов прослеживается от микроцефалии и гидроцефалии до психиатрических диагнозов — аутизма, депрессии, биполярного расстройства, даже анорексии и шизофрении — а также таких нейродегенеративных болезней, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона.
«Мы проливаем свет на широкий спектр заболеваний, которые, как оказалось, берут своё начало в нейронных стволовых клетках, — добавляет исследователь Хоэль Мато-Бланко (Xoel Mato-Blanco) из Научно-исследовательского института больницы Del Mar (Del Mar Hospital Research Institute). — Более того, мы выделили «окна времени» и типы клеток, где воздействие генов особенно критично. Это как найти точки на карте, где именно нужно приложить усилия».
Заключение: от понимания к терапии — что дальше?
Иными словами, теперь мы не просто наблюдаем симптомы и пытаемся их заглушить. У нас на руках есть чёткое представление — когда и где надо действовать, чтобы «исправить» генетические сбои ещё до того, как они проявятся на уровне поведения или когнитивных нарушений.
Научный сотрудник Габриэль Сантпер (Gabriel Santpere) резюмирует: «Эти данные — фундамент для персонализированной медицины. Понимание роли каждого гена и временных окон его действия позволит создавать таргетные терапии, которые воздействуют прямо на причины, а не симптомы».
Так, ворота для ранней диагностики и генной терапии открываются шире. Это может перевернуть всё, что мы знали о нейропсихиатрии и нейродегенеративных болезнях.
Абстракт исследования
Рассмотрена динамика генов, связанных с кортикальными и нейропсихиатрическими расстройствами, в нейронных стволовых клетках (NSC) человека на разных этапах развития коры головного мозга. Анализ выявил специфические критические периоды, когда клетки наиболее чувствительны к генетическим сбоям. Моделирование влияния факторов транскрипции риска показало пространственную зависимость нарушений, а одноклеточная транскриптомика NSC с аутизмом выявила повторяющиеся паттерны изменения экспрессии. Итог — новые возможности для понимания и вмешательства в ранних стадиях человеческого мозгового развития.
Если коротко — мозг плода, оказывается, не просто пассивный лист бумаги, а поле битвы, где гены начинают писать судьбу задолго до того, как об этом кто-то догадается.
Литература.
“Early developmental origins of cortical disorders modeled in human neural stem cells” by Gabriel Santpere et al. Nature Communications
