Число диагностированных случаев аутизма (нарушения развития нервной системы, влияющего на социальные и интеллектуальные навыки) стремительно растет, ежегодно увеличиваясь на 10–15 %. При этом аутизм представляет собой не «монорасстройство», а целый спектр состояний, варьирующих по тяжести и течению. Анализ с использованием мозговых органоидов помог выявить связь между скоростью роста мозга и симптоматикой аутистических расстройств
Аутизм входит в группу расстройств аутистического спектра (РАС), основные симптомы которых проявляются как социальные, эмоциональные и коммуникативные затруднения. Согласно статистическим данным, сегодня в мире насчитывается более 10 млн человек с такими нарушениями.
Выявляется аутизм обычно уже в раннем детстве и встречается примерно у каждого сотого ребенка. При этом одни дети с РАС испытывают серьезные трудности и нуждаются в пожизненном уходе, тогда как у других заболевание протекает в более легкой форме: со временем у них формируются хорошие языковые навыки и социальные связи. Более того: среди людей с аутистическими склонностями есть немало знаменитостей, включая художника Винсента Ван Гога и комика и актера Энди Кауфмана, сооснователя Microsoft Билла Гейтса и самого великого Альберта Эйнштейна.
К сожалению, сегодня пренатальной (дородовой) диагностики РАС не существует, как нет и способа предсказать, насколько тяжелым может быть в будущем состояние детей с диагностированными аутистическими проблемами. Есть только косвенные данные, что нарушения, ведущие к аутизму и определяющие его тяжесть, закладываются еще в раннем эмбриогенезе.
Предполагается, что важную роль в таких процессах играет повышенная активность трех молекулярных путей развития нервной системы (PI3K-AKT, RAS-ERK и WNT/β-катенин), участвующих в регуляции клеточного деления и формирования клеток разных типов. С другой стороны, характерной чертой многих детей с РАС является избыточный рост головного мозга в раннем детстве, в результате чего и он сам, и голова ребенка оказываются больше размером в сравнении с обычными детьми. Однако связь особенностей роста мозга с тяжестью симптомов РАС до недавних пор не изучалась.
Международная группа под руководством ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) проверила гипотезу, что в основе тяжести симптомов у детей с РАС лежат отличия в росте коры головного мозга в раннем эмбриональном периоде. Для этой цели они использовали органоиды коры головного мозга – искусственные мозговые структуры, выращенные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, взятых у 10 детей-аутистов (в возрасте от 1 года до 4 лет) и 6 здоровых.
Исследователей интересовала связь между размером органоидов на второй месяц развития и тяжестью симптомов, связанных преимущественно с социальными взаимодействиями, у детей с РАС, послуживших «донорами». В среднем из образцов каждого ребенка было выращено около двухсот органоидов, так что в целом для анализа были использованы параметры почти 5 тыс. таких искусственных структур.
В результате удалось установить, что аномальный рост органоидов был действительно прямо связан с проявлениями заболевания: у детей с РАС размер органоидов был примерно на 40% выше по сравнению со здоровыми. И чем серьезнее были симптомы, тем больше был размер мозговых структур, что подтвердило исследование МРТ.
Кроме того, удалось выделить два подтипа аномального роста органоидов: у детей с тяжелой клинической картиной аутизма были очень велики как размер и скорость роста органоидов, так и скорость нейрогенеза (роста и формирования новых нейронов). Последнее было особенно выражено в зонах первичной сенсорной коры, а также в областях, отвечающих за рецептивную и экспрессивную речь и имеющих отношение к социальным навыкам. В органоидах, выращенных из клеток детей с относительно легкой картиной РАС, все эти изменения были умеренными.
Кроме того, оказалось, что высокая скорость роста органоидов связана со снижением активности гена Ndel1, который управляет нейрогенезом, размножением и ростом эмбриональных клеток.
Таким образом, было показано, что «тяжелый» и «легкий» аутизм можно различить еще в раннем эмбриогенезе и что биологические основы различий включают нарушение регуляции размножения клеток, сопровождаемое ускоренным нейрогенезом и ростом мозговых структур. В дальнейшем ученые надеются установить причину чрезмерного роста эмбрионального мозга, чтобы на этой основе разработать терапевтические методы, которые бы позволили облегчить жизнь людей с аутистическими расстройствами.
Публикации по теме: