Использование искусственно выращенных клеток мозга для изучения этиологии шизофрении
Свежее исследование, опубликованное в журнале Biological Psychiatry, описывает новый аналитический метод для определения генетических механизмов развития психических заболеваний. Метод основан на использовании клеток мозга, выращенных в лаборатории из эмбриональных стволовых клеток. Коллектив исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе изучал процесс дифференциации нейронов под конкретные специфические роли и установил, что изменения в экспрессии конкретных генов в процессе развития нервной системы прочно ассоциировались с генетическим риском развития шизофрении.
«Наш метод позволил выяснить, как разные участки генома, ассоциирующиеся с повышением риска психических заболеваний, работают сообща в процессе регуляции молекулярных и клеточных функций, отвечающих за развитие ЦНС. Это многообещающее открытие, которое предоставляет совершенно новую концепцию в изучении генетических рисков психических патологий. Теперь у нас есть возможность изучать конкретные наследственные механизмы этиологии шизофрении в условиях лабораторной модели», — отмечает первый автор исследования, аспирант Анил Ори (Anil Ori).
Вследствие невероятной сложности генетических механизмов психических расстройств, изучение наследуемости биологических основ шизофрении на моделях является непростой задачей. «Результаты масштабных демографических исследований свидетельствуют о том, что расстройства психики связаны с наследственностью, а за риск развития таких расстройств отвечают сотни, если не тысячи генов», — утверждает старший автор, PhD, Роэль Опхофф (Roel Ophoff). Подобную аккумуляцию многих маленьких генных эффектов принято называть полигенным риском.
«В наше время одним главных научных вызовов в психиатрии является открытие принципов переноса полигенного риска на нейробиологию. В данной статье освещается новый подход в работе по этому направлению », — заявляет доктор Джон Кристал, редактор журнала Biological Psychiatry.
Новый метод позволяет раскрыть полигенную природу шизофрении благодаря наблюдению за экспрессией генов при дифференциации стволовых клеток нервной системы. С помощью интеграции профилей генной экспрессии с полногеномной базой данных о риске шизофрении первый автор исследования Анил Ори и его коллеги обнаружили, что в период развития ЦНС с полигенным риском шизофрении ассоциируются дифференциально экспрессируемые гены, то есть гены, на экспрессию которых влияют различные внеядерные факторы. Используя другой образец, они получили идентичный результат
При дифференциальной экспрессии конечная структура мРНК зависит во многом от регулирующего действия цитоплазмы и находящихся в ней макромолекул или детерминантов морфогенеза. В процессе эмбриогенеза разные гены экспрессируются по разному в разных частях зародыша. Макромолекулы цитоплазмы, являясь регуляторами транскрипции, существенно определяют морфологию будущих тканей, органов и организма в целом. Функция данных детерминантов неизбежно связана и с проявлениями деятельности каждого подконтрольного им гена, то есть в том числе и с развитием патологий. Таким образом, детальное рассмотрение их работы необходимо для понимания полной картины формирования конечного фенотипа.
Авторы утверждают, что их открытие поможет сузить круг поиска ключевых патогенетических процессов, которые отвечают за риск развития патологий. Выявленные в данном исследовании гены, ассоциирующиеся с патологическим риском, несли синаптическую функцию, то есть отвечали за процессы коммуникации клеток и передачу сигналов внутри мозга.
«Появление новой платформы для дальнейших изысканий сулит большие перспективы», — говорит Анил Ори. После того, как модель развития нервной системы in vitro доказала свою эффективность для изучения психических заболеваний, ученые могут усовершенствовать ее, чтобы установить, как средовые факторы модифицируют риск, и использовать эту информацию для более глубокого понимания природы психических расстройств.
Доктор Опхофф уверен, что при продолжающихся широкомасштабных генетических исследованиях заболеваний психиатрического профиля результаты работы его и его коллег помогут выявить и объяснить, как распределенный по геному риск патологии участвует в этиологии данных расстройств.
