Согласно исследованию, проведенному Рутгерсом, нацеливание на ключевой ген до рождения может когда-нибудь привести к лечению синдрома Дауна путем обращения вспять аномального развития мозга эмбриона и улучшения когнитивной функции после рождения.
Используя стволовые клетки, которые могут превращаться в другие клетки мозга, исследователи разработали две экспериментальные модели – живую трехмерную модель "органоид" модель мозга и модель мозга мыши с имплантированными человеческими клетками – для изучения раннего развития мозга, связанного с синдромом Дауна, согласно исследованию, опубликованному в журнале Cell Stem Cell. Исследование было сосредоточено на гене 21 хромосомы человека OLIG2.
"Наши результаты показывают, что ген OLIG2 потенциально является отличной пренатальной терапевтической мишенью для обращения вспять аномального эмбрионального развития мозга, восстановления баланса двух типов нейронов в головном мозге – возбуждающего и тормозящего, а также для улучшения постнатальной когнитивной функции," сказал Пэн Цзян, доцент кафедры клеточной биологии и неврологии Университета Рутгерса в Нью-Брансуике.
Обычно ребенок рождается с 46 хромосомами, но у детей с синдромом Дауна есть дополнительная копия хромосомы 21. Это меняет способ развития тела и мозга ребенка, что может привести к умственным и физическим проблемам, согласно U.S. Центры по контролю и профилактике заболеваний. Синдром Дауна – наиболее распространенное хромосомное заболевание, диагностируемое в Соединенных Штатах, от которого страдает примерно каждый 700 младенец, и ежегодно с этим заболеванием рождается около 6000 младенцев.
Исследователи получили клетки кожи, собранные у пациентов с синдромом Дауна, и генетически перепрограммировали эти клетки в индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки (hiPSC). По данным Национального института здоровья, похожие на эмбриональные стволовые клетки, особые клетки могут развиваться во множество различных типов клеток, включая клетки мозга, на ранних этапах жизни и роста и являются полезными инструментами для разработки лекарств и моделирования заболеваний.
Используя клетки мозга, полученные из стволовых клеток с дополнительной копией хромосомы 21, ученые разработали трехмерную модель органоида мозга, которая напоминает ранний развивающийся мозг человека. Они также разработали модель мозга мыши с клетками человеческого мозга, полученными из стволовых клеток, имплантированными в мозг мыши в течение суток после рождения мышей. Они обнаружили, что тормозящие нейроны, которые заставляют ваш мозг функционировать бесперебойно, в обеих моделях были чрезмерно продуцированы, а у взрослых мышей была нарушена память. Они также обнаружили, что ген OLIG2 играет решающую роль в этих эффектах, и что его подавление привело к улучшениям.
Комбинация органоида мозга и модели мозга мыши может быть использована для изучения других расстройств нервного развития, таких как расстройство аутистического спектра. Это также может помочь ученым лучше понять механизмы болезни Альцгеймера. У пациентов с синдромом Дауна часто развивается болезнь Альцгеймера с ранним началом, отметил Цзян.