Sử dụng nghiên cứu tế bào da để thăm dò cơ sở tế bào của chứng tự kỷ
Các nhà khoa học thần kinh tại Trường Y Đại học Stanford đã nghiên cứu các tế bào từ những bệnh nhân mắc hội chứng Timothy, một tình trạng di truyền hiếm gặp có liên quan đến một trong những dạng tự kỷ thâm nhập nhất: Nói cách khác, hầu hết những người có đột biến hội chứng Timothy đều mắc chứng tự kỷ như một triệu chứng. các vấn đề khác.
Tự kỷ là một dạng rối loạn phát triển về sự tương tác xã hội và lời nói bị suy giảm. Thật không may, khoa học y tế đã không phát triển một phương pháp để điều trị các nguyên nhân cơ bản của chứng tự kỷ. Do đó, hiểu được điều gì không ổn trong quá trình phát triển não bộ của người tự kỷ là một lĩnh vực cần nghiên cứu.
Trong nghiên cứu hiện tại, các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng chứng tự kỷ ở những bệnh nhân mắc hội chứng Timothy là do đột biến gen cản trở sự giao tiếp của các tế bào thần kinh.
Cụ thể, các nhà khoa học tin rằng đột biến gen làm cho các kênh canxi trong màng tế bào thần kinh bị lỗi, can thiệp vào cách các tế bào thần kinh đó giao tiếp và phát triển.
Dòng chảy của canxi vào các tế bào thần kinh cho phép chúng hoạt động và cách điều chỉnh dòng chảy canxi là yếu tố quan trọng trong cách bộ não của chúng ta hoạt động.
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra các tế bào não được phát triển từ những cá nhân mắc hội chứng Timothy dẫn đến ít loại tế bào kết nối cả hai nửa của não, cũng như sản xuất quá mức hai trong số các sứ giả hóa học của não, dopamine và norepinephrine. Hơn nữa, họ phát hiện ra rằng họ có thể đảo ngược những tác động này bằng cách chặn các kênh bị lỗi về mặt hóa học.
Sergiu Pasca, M.D. và Ricardo Dolmetsch, Ph.D., đã dẫn đầu nghiên cứu, được công bố trực tuyến trên Thuốc tự nhiên.
Theo các nhà nghiên cứu, những lỗ hổng trong hiểu biết của chúng ta về nguyên nhân của các rối loạn tâm thần như chứng tự kỷ đã khiến chúng trở nên khó điều trị. Đương nhiên, nghiên cứu về chứng tự kỷ và các bệnh tâm thần và thần kinh khác bị hạn chế do không thể lấy mẫu và thí nghiệm trên các mô não sống.
Để giải quyết vấn đề này, Dolmetsch và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng một phương pháp mới liên quan đến những gì được gọi là tế bào gốc đa năng cảm ứng, hoặc tế bào iPS.
Dolmetsch cho biết: “Chúng tôi đã phát triển một cách lấy tế bào da từ người mắc hội chứng Timothy và chuyển chúng thành tế bào gốc, sau đó chuyển đổi các tế bào gốc đó thành tế bào thần kinh. Các nhà khoa học đã nuôi cấy các tế bào iPS này dưới dạng các khối trôi nổi tự do trong một dung dịch giàu chất dinh dưỡng, sau đó chuyển các khối này vào đĩa nuôi cấy mô.
Trong môi trường, một số tấm đã phát triển các hình cầu ba chiều, giống như não mà các tế bào sau đó di chuyển ra bên ngoài và trưởng thành thành tế bào thần kinh.
Những tế bào thần kinh này hình thành ba lớp riêng biệt, một lớp gần đúng đầu tiên của mô sống trong não. Bằng cách hình dung các tế bào thần kinh này dưới kính hiển vi và định lượng biểu hiện gen của chúng, các nhà khoa học đã có thể xác định đặc điểm của các bất thường ở cấp độ tế bào có thể liên quan đến chứng tự kỷ.
Các tế bào thần kinh phát triển từ các tế bào iPS của hội chứng Timothy cho thấy mức độ canxi tăng đột biến lớn hơn bình thường, cho thấy các kênh canxi mất khả năng đóng lại. Điều này tạo ra những thay đổi đáng kể trong tín hiệu tế bào thần kinh, cấu hình lại cách các gen được biểu hiện.
Phát hiện củng cố quan điểm cho rằng chứng tự kỷ là kết quả của những khiếm khuyết trong kết nối não bộ.
Pasca và Dolmetsch đã có một khoảnh khắc "tuyệt vời" khi họ nhận ra các tế bào thần kinh phát triển từ các tế bào hội chứng Timothy đang tạo ra quá nhiều enzyme quan trọng nhất để sản xuất dopamine và norepinephrine, đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý cảm giác và hành vi xã hội. Nhận thức có thể cung cấp những manh mối quan trọng về nguyên nhân gây ra các vấn đề được thấy ở chứng tự kỷ.
Để xác định liệu sự tăng lên của enzyme có thể đảo ngược hay không, các nhà khoa học đã xử lý các tế bào thần kinh bằng một chất hóa học ngăn chặn các kênh canxi bị lỗi, được gọi là roscovitine.
Họ đã thấy tỷ lệ tế bào sản xuất enzyme giảm gần 70%, xác nhận rằng kênh canxi bị lỗi là thủ phạm tạo ra quá nhiều dopamine và norepinephrine. Khả năng đảo ngược như vậy cho thấy rằng một số bất thường tế bào nhất định trong chứng tự kỷ có thể điều trị được.
Dolmetsch cảnh báo, tuy nhiên, roscovitine hiện không được chấp thuận để sử dụng ở người và chưa bao giờ được thử nghiệm ở trẻ em. Mặc dù nó hiện đang được thử nghiệm lâm sàng cho bệnh ung thư phổi, nhưng nó được báo cáo là gây buồn nôn và các tác dụng phụ khác.
Ông nói: “Các tác dụng phụ được báo cáo có lẽ là do ngoài việc nhắm vào kênh bị đột biến trong bệnh tự kỷ, roscovitine còn ức chế các kinase cần thiết cho sự tăng sinh tế bào. “Chúng tôi nghĩ rằng roscovitine là một điểm khởi đầu tốt, nhưng có lẽ phải được tối ưu hóa trước khi nó có ích cho bệnh tự kỷ.”
Trong khi đó, nghiên cứu thể hiện một thành tựu lớn với sự thành công của nó trong việc phát triển một kỹ thuật tái tạo tế bào thần kinh của những người mắc hội chứng Timothy phát triển như thế nào trong môi trường phòng thí nghiệm. Dolmetsch cho biết đây là lần đầu tiên người ta có thể nghiên cứu sự rối loạn ở tế bào người thay vì tế bào chuột, vì vậy nó thể hiện một mô hình lâm sàng tốt hơn.
Ông nói: “Những kết quả này có thể dẫn đến một công cụ nghiên cứu rất mạnh mẽ. "Đó là bệnh tâm thần của con người trong đĩa petri."
Nguồn: Trung tâm Y tế Đại học Stanford
