Исследование генов, которые организуют раннее развитие мозга

Когда мозг начинает развиваться, появляется много движущихся частей, а когда происходят мутации в раннем нервном развитии, это может привести к таким расстройствам, как макроцефалия и аутизм. Но ученые мало знают о путях развития, особенно у людей.

Вот почему Вей Чжан, доктор наук и научный сотрудник Центра черепно-лицевой молекулярной биологии ОСК, заинтересовался тем, как конкретные гены могут влиять на раннее развитие мозга.

Из предыдущего исследования Чжан и его коллеги уже оттачивали определенный ген — RAB39b. Они изучили научную литературу, чтобы больше узнать об этом гене и о том, что он делает.

По словам Чжана, RAB39b был представлен как ген риска расстройства аутистического спектра (ASD), связанный с Х-хромосомой. Когда этот ген мутирует, это может привести к макроцефалии, РАС, умственной отсталости, эпилепсии и болезни Паркинсона с ранним началом. «Однако функциональное исследование RAB39b очень ограничено, и механизм мутации RAB39b, приводящей к макроцефалии и ASD, неясен», добавил он. Исследователи были заинтригованы и решили провести расследование.

Макроцефалия / ASD относится к подмножеству аутизма. Площадь поверхности мозга ребенка, у которого разовьется макроцефалия / аутизм, гиперразрастается в течение недель непосредственно до и после рождения, а затем продолжает расти больше, чем обычно после рождения, после чего возникает аутичный социальный дефицит. Это делает исследование развития мозга критическим для изучения механизма ASD, сказал Чжан.

В его лаборатории уже была разработана система для изучения развития мозга с использованием мышиной модели и органоидов человеческого мозга — миниатюрных мозгов, искусственно выращенных в лаборатории. Эти органоиды появились десять лет назад в виде капель размером с горошину, выросших из стволовых клеток человека, которые самоорганизуются в структуры, похожие на мозг, с электрически активными нейронами.

Они использовались, чтобы делать открытия о вызванной Зикой микроцефалии, шизофрении и даже для тестирования новых лекарств.

Используя эти две модели, Чжан и его коллеги удалили ген RAB39B как у мышей, так и у органоидов человеческого мозга. У мышей наблюдались признаки макроцефалии и аутистического поведения, и органоиды человеческого мозга были увеличены и повреждены при удалении гена.

Чжан сказал, что это показывает, как мутация в этом гене нарушает рост и дифференцировку так называемых нервных клеток-предшественников, которые впоследствии становятся клетками разных типов.

В конечном счете, это может способствовать макроцефалии и аутистическому поведению. Исследование было направлено и проведено в лаборатории Цзяньфу Чена, доцента USC, и было опубликовано в прошлом месяце в журнале Гены и развитие, Заместитель декана по научной работе Ян Чаи ’91, DDS ’96 также внесли свой вклад в исследование.

Примерно 1 из 59 детей был идентифицирован с расстройствами аутистического спектра, согласно оценкам Центра мониторинга аутизма и нарушений развития Центров по борьбе с заболеваниями. Чжан сказал, что это исследование может дать новое представление о нарушении регуляции нервного развития и общих путях, связанных с макроцефалией и аутистическими расстройствами у разных видов.

Теперь, когда стало ясно, что этот ген играет важную роль в регуляции роста новых клеток мозга, Чжан и его коллеги надеются исследовать роль RAB39b в регуляции сигнальных сетей, зависящих от активности нейронов, для дальнейшего изучения механизма расстройства аутистического спектра.