Корни психических и нейродегенеративных расстройств найдены на этапе формирования клеток мозга плода

Происхождение некоторых нейропсихиатрических заболеваний, таких как аутизм, биполярное расстройство или депрессия, а также некоторых нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, может находиться на очень ранних этапах формирования мозга у плода. То есть раньше, чем считалось ранее, согласно исследованию Института исследований госпиталя дель Мар и Йельского университета, опубликованному в журнале Nature Communications.

Работа была сосредоточена «на поиске происхождения психических заболеваний на самых ранних стадиях внутриутробного развития, особенно в стволовых клетках мозга», объясняет доктор Габриэль Сантпере, исследователь программы Мигеля Сервета и координатор Исследовательской группы по нейрогеномике в Программе биомедицинской информатики Института исследований госпиталя дель Мар — совместной группы с Университетом Помпеу Фабра.

Для этого они использовали список из почти 3000 генов, связанных с нейропсихиатрическими заболеваниями, нейродегенеративными патологиями и кортикальными (корковыми) мальформациями, и смоделировали эффект их изменения на клетки, участвующие в развитии мозга. Результаты показывают, что многие из этих генов уже функционируют в начальных фазах развития плода в стволовых клетках — предшественниках, формирующих мозг, создающих нейроны и поддерживающие их структуры.

Достичь этого было непросто. Этот этап развития мозга очень трудно изучать. По этой причине исследователи объединили множество данных о мозге человека и мыши, а также данные из in vitro клеточных моделей.

Как отмечает доктор Никола Микали, ассоциированный исследователь в лаборатории доктора Паско Ракича в Йельском университете и со-руководитель исследования, «учёные обычно изучают гены психических заболеваний у взрослых, но в этой работе мы обнаружили, что многие из этих генов уже активны в ранние стадии формирования мозга плода, и что их изменения могут повлиять на развитие мозга и способствовать появлению психических расстройств в будущем».

В ходе исследования были смоделированы конкретные регуляторные сети для каждого типа клеток, участвующих в развитии мозга, чтобы увидеть, как активация или деактивация проанализированных генов, связанных с различными заболеваниями мозга, влияет на клетки-предшественники на разных этапах. Это позволило им наблюдать значимость каждого гена в возникновении нарушений, вызывающих различные заболевания. Список варьируется от микроцефалии и гидроцефалии до аутизма, депрессии, биполярного расстройства, анорексии или шизофрении, и также включает болезнь Альцгеймера и Паркинсона.

Во всех этих патологиях обнаружены гены, задействованные в самых ранних фазах развития мозга, когда функционируют нейрональные стволовые клетки. «Мы охватываем широкий спектр заболеваний, которыми может страдать мозг, и изучаем, как ведут себя гены, вовлечённые в эти состояния, в нейрональных стволовых клетках», добавляет Хоэль Мато-Бланко, исследователь Института исследований госпиталя дель Мар.

В то же время он указывает, что работа «определяет временные окна и типы клеток, в которых действие этих генов наиболее значимо, указывая, когда и где следует нацеливать функцию этих генов».

Наличие этой информации «полезно для понимания происхождения заболеваний, поражающих кору головного мозга, то есть того, как генетические изменения трансформируются в эти патологии», говорит доктор Сантпере.

Понимание этих механизмов и роли каждого гена в каждой болезни может помочь разработать таргетные (прицельные) терапии, которые воздействуют на них, открывая возможности для генной терапии и персонализированного лечения.