Стволовые клетки указали на маркеры аутизма еще во время эмбрионального развития

Клетки людей с аутизмом иначе развиваются уже на стадии раннего формирования нервной системы, говорится в статье, опубликованной в Biological Phychiatry. Чтобы это выяснить, ученые перепрограммировали кератиноциты взрослых людей в состояние стволовых клеток и показали, что развитие клеток в зрелые нейроны коры при аутизме отличается от развития клеток контрольной группы. Из стволовых клеток людей с аутизмом иначе формируются нейрональные розетки, а также наблюдаются различия в количестве и скорости накопления маркеров нейрогенеза.

Расстройство аутистического спектра диагностируют у одного ребенка из 160: обычно — уже после полутора лет жизни. Причины возникновения расстройства до сих пор не изучены до конца: например, влияние на заболеваемость прививок и отношения матери к ребенку уже опровергнуто (подробнее об этом читайте в материале «Дети дождя»). Внимание исследователей сейчас сосредоточено на генетических факторах и процессе внутриутробного развития людей с аутизмом.

Для воссоздания процесса внутриутробной специализации клеток, в свою очередь, можно использовать индуцированные стволовые клетки (иСК). иСК — это специализированные «взрослые» клетки, которые перепрограммировали и вернули в неспециализированное состояние. Чаще всего для этих целей у пациента забирают клетки из кожи, волос, крови или эпителиальные клетки в моче. После этого они проходят эпигенетическое перепрограммирование — изменяется активность их генов.

С помощью этого метода ученые под руководством Двайпаяна Адьи (Dwaipayan Adhya) из Кембриджского университета решили исследовать отличия в нейрогенезе пациентов с аутизмом (необходимо уточнить, что речь идет о симптоме, а не диагностированном расстройстве) и контрольной группы. Для этого они перепрограммировали в иСК кератиноциты — основные клетки эпидермиса кожи, выделенные из образцов волос пациентов. Они получили стволовые клетки девяти пациентов с аутизмом и шести пациентов контрольной группы. Эти клетки биологи дифференцировали в нейроны коры и предшественники донной пластинки среднего мозга.

Оказалось, что клетки пациентов с аутизмом хуже формируют нейрональные розетки — важный этап развития иСК в кору. В норме делящиеся клетки располагаются вокруг полости и образуют розетку. Клетки шести пациентов с аутизмом образовали розетки меньше, чем клетки контрольной группы, а клетки двух — и вовсе не формировали нейрональных розеток. Только у одного пациента формировались клетки нормального диаметра. Маленьких розеток пациентов с аутизмом на сто клеток было значительно больше (p = 6×10¹¹), чем розеток контрольной группы.

Так как это могло означать неправильную специализацию «молодых» иСК, ученые решили исследовать маркеры нейрогенеза на его критических стадиях. Маркеры нейрогенеза — это белки, которые присутствуют в разных типах клеток в процессе развития. Обычно по ним можно судить о стадии, на которой находится клетка. Оказалось, что люди с аутизмом отличаются содержанием маркера клеток-предшественниц коры PAX6 и нейронального маркера Tuj1. Клетки пациентов с аутизмом на первой стадии исследования содержали меньше (p = 4×10^-53 и p = 10^-13) обоих белков. Впоследствии они накапливали их быстрее клеток контрольной группы, однако к следующей стадии развития концентрация этих маркеров оставалась пониженной.

Также ученых заинтересовали факторы EMX1 и GAD67, связанные с развитием ГАМК-эргических нейронов. Нарушение развития этих клеток, согласно исследованиям, связано с макроцефалией — аномально большим черепом: считается, что у детей с макроцефалией часто наблюдаются расстройство аутистического спектра. Как и для PAX6 и Tuj1, экспрессия маркеров EMX1 и GAD67 отличались между двумя группами на начальной стадии эксперимента (р = 4 × 10⁻¹¹ и р = 10⁻⁸).

Чтобы показать, что различия в специализации связаны с аутизмом, а не возникают из-за разных генотипов пациентов или других факторов, ученые решили исследовать развитие нейронов другой клеточной линии — донной пластинки среднего мозга. Исследование не выявило значимых различий в развитии между клетками группы пациентов с аутизмом и без него: это означает, что в целом специализация стволовых клеток происходила у участников исследования одинаково, а обнаруженные различия касались только наличия аутизма. 

Ученые заключили, что специализация нервных клеток при аутизме происходит по-другому — не так, как у здоровой популяции. Предшественники коры иначе формируют нейрональные розетки, а количество и скорость накопления маркеров нейрогенеза отличаются. Это может означать, что аутизм и расстройство аутистического спектра могут формироваться еще до рождения ребенка.

Сейчас аутизм диагностируют у новорожденных уже в первый год жизни. Для этого используется статистическая модель: на основе МРТ младенца можно сделать вывод о развитии разных областей мозга и предположить появление аутизма с вероятностью в 81 процент.

Анна Муравьева