皮膚細胞研究を使用して自閉症の細胞基盤を調査する
スタンフォード大学医学部の神経科学者は、最も浸透率の高い自閉症の1つに関連するまれな遺伝病であるティモシー症候群の患者の細胞を研究しました。その他の問題。
自閉症は、社会的および言語的相互作用が損なわれた発達障害のスペクトルです。残念ながら、医学は自閉症の根本的な原因を治療する方法を開発していません。したがって、自閉症の脳の発達で何がうまくいかないのかを理解することは、かなりの研究の領域です。
現在の研究では、科学者たちはティモシー症候群患者の自閉症は神経細胞のコミュニケーションを妨げる遺伝子変異によって引き起こされると仮定しています。
具体的には、科学者は、遺伝子変異がニューロン膜のカルシウムチャネルを欠陥のあるものにし、それらのニューロンがどのように通信して発達するかを妨害すると信じています。
ニューロンへのカルシウムの流れはそれらが発火することを可能にし、カルシウムの流れが調節される方法は私たちの脳がどのように機能するかにおいて重要な要素です。
研究者はまた、ティモシー症候群の個人から成長した脳細胞は、脳の両方の半分を接続する種類の細胞の数が少なく、脳の化学的メッセンジャーの2つであるドーパミンとノルエピネフリンの過剰生産をもたらしたことも発見しました。さらに、欠陥のあるチャネルを化学的にブロックすることで、これらの影響を逆転させることができることもわかった。
この研究は、セルジュパスカ医学博士とリカルドドルメッチ博士が主導しました。 自然医学.
研究者によると、自閉症などの精神疾患の原因についての理解のギャップは、それらを治療することを困難にしています。当然のことながら、自閉症やその他の精神疾患や神経疾患の研究は、生きている脳組織をサンプリングして実験することができないことによって制限されています。
これに対処するために、ドルメッチと彼の同僚は、人工多能性幹細胞、またはiPS細胞として知られているものを含む新しいアプローチを使用しました。
「私たちは、ティモシー症候群のヒトから皮膚細胞を採取して幹細胞に変換し、その後それらの幹細胞をニューロンに変換する方法を開発しました」とドルメッチ氏は語った。科学者たちは、これらのiPS細胞を栄養豊富な溶液中で自由に浮遊する凝集塊として成長させ、後にその凝集塊を組織培養プレートに移しました。
培地では、プレートのいくつかは三次元の脳のような球体を発達させ、その細胞は後に外側に移動してニューロンに成熟した。
これらのニューロンは、3つの異なる層を形成しました。これは、脳内の生体組織の最初の近似です。顕微鏡下でこれらのニューロンを視覚化し、それらの遺伝子発現を定量化することにより、科学者たちは、自閉症に関連している可能性のある異常を細胞レベルで特徴付けることができました。
ティモシー症候群のiPS細胞から成長したニューロンは、カルシウムレベルに通常よりも大きなスパイクを示し、カルシウムチャネルが遮断する能力を失ったことを示唆しています。これは、ニューロンのシグナル伝達に劇的な変化をもたらし、遺伝子の発現方法を再構成しました。
この発見は、自閉症は脳の接続性の欠陥に起因するという見方を強化しています。
パスカとドルメッチは、ティモシー症候群細胞から成長したニューロンが、感覚処理と社会的行動に重要な役割を果たすドーパミンとノルエピネフリンを生成するために最も重要な酵素を作りすぎていることに気づいた「あは」瞬間を迎えました。実現は、自閉症で見られる問題を引き起こすものについての重要な手がかりを提供するかもしれません。
酵素の急上昇が可逆的であるかどうかを判断するために、科学者たちはロスコビチンと呼ばれる欠陥のあるカルシウムチャネルを遮断する化学物質でニューロンを処理しました。
彼らは、酵素を産生する細胞の割合が約70％減少することを確認し、欠陥のあるカルシウムチャネルがドーパミンとノルエピネフリンの過剰産生の原因であることを確認しました。このような可逆性は、自閉症の特定の細胞異常が治療可能であることを示唆しています。
しかしドルメッチは、ロスコビチンは現在ヒトでの使用が承認されておらず、子供でテストされたことがないと警告した。現在肺がんの臨床試験中ですが、吐き気やその他の副作用を引き起こすと報告されています。
「報告されている副作用は、自閉症で変異しているチャネルを標的とすることに加えて、ロスコビチンが細胞増殖に必要なキナーゼも阻害するという事実によるものだろう」と彼は言った。 「ロスコビチンは良い出発点だと思いますが、自閉症に役立つ前におそらく最適化する必要があります。」
一方、この研究は、ティモシー症候群の個人のニューロンが実験室でどのように発達するかを再現する技術の開発に成功したことで、大きな成果を表しています。ドルメッチ氏は、これはマウス細胞ではなくヒト細胞の障害を研究することが可能になったのは初めてのことなので、より優れた臨床モデルとなると語った。
「これらの結果は非常に強力な研究ツールにつながる可能性があります」と彼は言った。 「それはシャーレの中の人間の精神疾患です。」
出典：スタンフォード大学医療センター
