Новый подход CHOOSE, который объединяет органоиды мозга и генетику, революционизирует исследования аутизма, предоставляя возможность детального анализа мутаций и их воздействия на развитие мозга.
Разработанный исследователями из Института молекулярной биотехнологии (IMBA) Австрийской академии наук и ETH Zurich, методология дает инсайт в уязвимые типы клеток и генетические механизмы, лежащие в основе аутизма. Этот подход раскрывает сложности этого расстройства, предоставляя надежду для клинических исследований.
Человеческий мозг, в отличие от других видов животных, обладает уникальным интеллектом, опирающимся на процессы, специфичные для человека, формирующие многослойную кору головного мозга. Однако эти уникальные процессы также увеличивают вероятность нарушений в нервной системе.
Многие гены, связанные с высоким риском аутизма, играют важную роль в развитии коры головного мозга. Несмотря на выявленную связь между генетическими мутациями и аутизмом, влияние этих мутаций на дефекты развития мозга до конца не понято. Уникальность развития человеческого мозга сильно ограничивает использование животных как моделей.
Для разгадывания этой загадки, исследователи из IMBA и ETH Zurich создали методику для скрининга ключевых генов-регуляторов транскрипции, связанных с аутизмом. Это открытие знаменует новую эру генетического скрининга в человеческих тканях.
Система CHOOSE позволяет каждой клетке нести только одну мутацию в определенном гене РАС, что дает возможность отслеживать эффект каждой мутации на уровне отдельной клетки.
Этот прорыв значительно ускоряет анализ по сравнению с традиционными методами, позволяя собирать огромные объемы данных. Используя количественную биоинформатику и машинное обучение, исследователи анализируют этот массив данных.
С помощью CHOOSE исследователи выявили, что мутации в 36 генах, связанных с высоким риском аутизма, приводят к изменениям типов клеток в человеческом мозге. Они также выявили ключевые транскрипционные изменения, регулируемые через общие сети, известные как GRN. GRN — это молекулярные регуляторы, контролирующие функции клеток.
Для подтверждения значимости этих результатов исследователи создали органоиды мозга из стволовых клеток пациентов с мутациями, вызвавшими аутизм. Это позволило понять не только мозг и аутизм, но и перспективы переноса системы CHOOSE.
Новый метод предоставляет ученым и врачам надежный инструмент скрининга, сокращая время анализа и предоставляя ценную информацию о механизмах заболевания.