Røtter til psykiske og nevrodegenerative lidelser funnet i dannelsen av hjerneceller hos fosteret

Opprinnelsen til noen nevropsykiatriske lidelser, som autisme, bipolar lidelse eller depresjon, samt noen nevrodegenerative sykdommer, som Alzheimers og Parkinsons, kan ligge veldig tidlig i utviklingen av fosterhjernen. Det vil si tidligere enn tidligere antatt, ifølge en studie fra Institute for Research ved Hospital del Mar og Yale University, publisert i tidsskriftet Nature Communications.

Arbeidet fokuserte «på å finne opprinnelsen til psykiske lidelser i de tidligste stadiene av fosterutviklingen, spesielt i hjernestamceller», forklarer dr. Gabriel Santpere, forsker i Miguel Servet-programmet og koordinator for nevrogenomikkforskningsgruppen i det biomedisinske informatikkprogrammet ved Istituto Investigaciones Hospital del Mar, en samarbeidsgruppe med Pompeu Fabra-universitetet.

For å gjøre dette brukte de en liste med nesten 3000 gener assosiert med nevropsykiatriske sykdommer, nevrodegenerative patologier og kortikale misdannelser, og modellerte effekten av å endre dem på celler involvert i hjerneutvikling. Resultatene viser at mange av disse genene allerede fungerer tidlig i fosterutviklingen i stamceller – forløperne som former hjernen, skaper nevroner og strukturene som støtter dem.

Det var ingen enkel oppgave å oppnå dette. Denne fasen av hjerneutviklingen er svært vanskelig å studere. Av denne grunn samlet forskerne en mengde data fra menneske- og musehjerner, samt data fra in vitro-cellemodeller.

Som Dr. Nicola Micali, en assosiert forsker i Dr. Pasko Rakics laboratorium ved Yale og medleder for studien, bemerker: «Forskere studerer vanligvis gener for psykiske lidelser hos voksne, men i dette arbeidet fant vi at mange av disse genene allerede er aktive tidlig i fosterets hjerneutvikling, og at endringer i dem kan påvirke hjerneutviklingen og bidra til psykiske lidelser senere i livet.»

Studien modellerte spesifikke regulatoriske nettverk for hver celletype involvert i hjerneutvikling for å se hvordan aktivering eller deaktivering av de analyserte genene assosiert med ulike hjernesykdommer påvirker stamceller på ulike stadier. Dette tillot dem å observere viktigheten av hvert gen i utviklingen av lidelser som forårsaker ulike sykdommer. Listen spenner fra mikrocefali og hydrocefalus til autisme, depresjon, bipolar lidelse, anoreksi eller schizofreni, og inkluderer også Alzheimers og Parkinsons sykdom.

Alle disse patologiene har vist seg å involvere gener involvert i de tidligste fasene av hjerneutviklingen, når nevrale stamceller er aktive. «Vi dekker et bredt spekter av sykdommer som hjernen kan lide av og studerer hvordan genene som er involvert i disse tilstandene oppfører seg i nevrale stamceller», legger Joel Mato-Blanco, en forsker ved forskningsinstituttet på Hospital del Mar, til.

Samtidig påpeker han at arbeidet «identifiserer tidsvinduene og celletypene der disse genenes virkning er mest signifikant, og indikerer når og hvor man skal målrette funksjonen til disse genene».

Å ha denne informasjonen «er nyttig for å forstå opprinnelsen til sykdommer som påvirker hjernebarken, det vil si hvordan genetiske endringer omdannes til disse patologiene», sier Dr. Santpere.

Å forstå disse mekanismene og rollen til hvert gen i hver sykdom kan bidra til å utvikle målrettede terapier som er rettet mot dem, noe som åpner opp muligheter for genterapi og personlig tilpasset behandling.