Учёные, возможно, подтвердили теорию о происхождении аутизма, создав миниатюрные 3D-реплики человеческого мозга.
Эти крошечные мозги, полученные из стволовых клеток малышей, были выращены для того, чтобы показать, как выглядел бы их мозг в процессе развития в утробе.
В новом исследовании, опубликованном 25 мая в журнале Molecular Autism, учёные взяли стволовые клетки из крови 10 малышей с аутизмом и 6 малышей без этого расстройства. На момент исследования дети были в возрасте от 1 до 2 лет. С помощью химических веществ, стимулирующих рост, исследователи вырастили в лаборатории из этих стволовых клеток «мини-мозги», или органоиды мозга. В процессе роста органоиды точно воспроизводили ключевые аспекты развития и функционирования человеческого мозга в утробе.
Поскольку каждый органоид был выращен из тканей самого ребёнка, его можно рассматривать как миниатюрную версию мозга конкретного малыша в первом триместре беременности — как если бы учёные повернули время развития вспять.
Учёные отслеживали, как изменялись размер и рост этих органоидов на ранних стадиях эмбрионального развития.
Кроме того, они оценивали степень выраженности симптомов аутизма у каждого ребёнка на данный момент, включая их способность к вниманию и общению с другими, языковые навыки и IQ. Команда также просканировала реальный мозг малышей, чтобы изучить активность различных клеток, особенно тех, которые находятся в областях мозга, связанных с социальными навыками и речью.
Команда обнаружила, что мозговые органоиды у малышей с аутизмом росли почти в три раза быстрее, чем у тех, кто не имел аутизма, увеличиваясь примерно на 40% в период с первого по второй месяц беременности по сравнению с контрольной группой. Специалисты также отметили общую тенденцию: чем больше был мозговой органоид, тем более выраженными были социальные симптомы аутизма у соответствующего ребёнка.
Предыдущие исследования, включая работы авторов нового исследования, связывали увеличенный размер мозга в ранние годы жизни с тяжестью социальных симптомов у людей с аутизмом. Однако последнее исследование предоставляет прямую связь между тяжестью симптомов и размером мозга у отдельных малышей, а не подчёркивает тенденции в группе.
«Эти новые результаты интересно дополняют их (авторов исследования) предыдущую работу», — сказал доктор Джонатан Грин (Jonathan Green), профессор детской и подростковой психиатрии в Манчестерском университете в Великобритании, который не принимал участия в исследовании.
Новое исследование предполагает «количественную связь» между степенью чрезмерного роста мозга, наблюдаемого в утробе матери, и степенью более поздних симптомов аутизма, сообщил Грин Live Science в электронном письме.
Результаты могут «потенциально расширить наши знания о нейронных аспектах аутизма», — добавил он. «Будет очень интересно посмотреть на то, смогут ли другие исследователи воспроизвести эти результаты».
В отдельном эксперименте, проведённом в рамках того же исследования, команда также обнаружила, что более высокая скорость роста и больший размер органоидов мозга у малышей с аутизмом связаны с повышенной активностью гена Ndel1. Этот ген кодирует белок, который помогает регулировать эмбриональное развитие мозга, поэтому учёные заявили, что вполне вероятно, что дисфункция Ndel1 отчасти приводит к чрезмерному росту мозга, наблюдаемому при аутизме.
«Определение того, что NDEL1 не функционирует должным образом, стало ключевым открытием», — сказала в своём заявлении Элиссон Муотри (Alysson Muotri), соавтор исследования и профессор педиатрии в Калифорнийском университете в Сан-Диего.
Команда изучила только 16 малышей, поэтому исследование было довольно небольшим. Однако такого рода эксперименты «невероятно трудоёмки и дороги», так что это «довольно впечатляющий набор данных», — рассказала Live Science доктор Лаура Андреа (Laura Andreae), преподаватель нейробиологии в Королевском колледже Лондона, которая не участвовала в исследовании.
Социальные симптомы — не единственный компонент аутизма. Например, у многих людей с этим состоянием также могут проявляться такие симптомы, как повторяющиеся действия, задержка двигательных навыков и тревожность, которые в новом исследовании не были оценены. Это может ограничить степень обобщения полученных результатов на более широкую популяцию.
Тем не менее, в будущем команда планирует идентифицировать больше генов, которые могут способствовать чрезмерному росту мозга при аутизме. Они надеются, что однажды это приведёт к разработке новых методов терапии для данного расстройства.
