a Nová technológia genetického skríningu Odhaľuje, ako desiatky mutácií spojených s autizmom menia osud vyvíjajúcich sa mozgových buniek v organoidoch.

„Chceli sme nájsť kroky vo vývoji mozgu, ktoré sú obzvlášť zraniteľné“ voči genetickým mutáciám spojeným s autizmom, hovorí hlavný výskumník Jürgen Knoblichprofesor syntetickej biológie na Lekárskej univerzite vo Viedni v Rakúsku.

Tento prístup je založený na technológii Noblich Research Group vyvinuté V roku 2020 preskúmať gény spojené s mikrocefáliou z hľadiska ich schopnosti narušiť rast buniek. V tejto štúdii tím použil CRISPR na vytvorenie súboru genetických mutácií v ľudských kmeňových bunkách, pestoval každú kmeňovú bunku na organoid a použil jedinečné genetické čiarové kódy na sledovanie mutácií, ktoré sa hromadia v každej bunke.

Vo svojom novom diele, ktoré vyšlo v septembri v r prírodyTím použil podobný prístup na vytvorenie ľudských organoidov nesúcich mutácie v 36 génoch silne spojených s autizmom. Každá bunka mozaikovej organely obsahuje jednu mutáciu.

„Toto je prvýkrát, čo som videl toľko génov skúmaných naraz v rovnakom modeli,“ hovorí. Flora Vaccarino, profesor neurovedy na Yale University, ktorý sa na tejto štúdii nezúčastnil. „Je to naozaj úžasné.“

Potom, čo organizmy rástli štyri mesiace a nahromadili tisíce buniek s každou mutáciou, Knoblich a jeho kolegovia použili jednobunkové sekvenovanie RNA na meranie množstva jednotlivých typov buniek.

COrálne organoidy zvyčajne rastú zmesou neurónov a gliových buniek usporiadaných do vrstiev podobných tým, ktoré sa vyskytujú v ľudskej mozgovej kôre. Vedci zistili, že mutácie v 24 z 36 génov zmenili pomer excitačných neurónov k inhibičným interneurónom. Asi tretina mutácií znížila počet mezenchymálnych progenitorových buniek, ktoré spôsobujú vznik excitačných neurónov v kortikálnych vrstvách a sú považované za dôležité pre integráciu informácií v oblastiach mozgu.

„Zdá sa, že tento problém nerovnováhy je spoločným menovateľom v patogenéze poruchy autistického spektra,“ hovorí Vaccarino.

Mutácie najmä v jednom géne, ARID1BTieto výsledky, hovorí Knoblich, priniesli jeden z „najrobustnejších a najzaujímavejších zistení“ v organizmoch. Mutácie ARID1B spôsobujú, že viac buniek ako normálne sa stáva prekurzormi oligodendrocytov, ktoré Generovanie elektrickej izolácie okolo neurónov a súvisí s autizmom.

Štúdia ukázala, že mozgové organoidy odvodené od dvoch ľudí s mutáciami ARID1B vykazovali rovnaký atypický nárast prekurzorov oligodendrocytov ako organoidy navrhnuté CRISPR. „Prešli sme od genetického skríningu k náboru pacientov, ktorí už túto mutáciu majú, a som veľmi hrdý, že sme s tým dokázali pohnúť vpred,“ hovorí Knoblich.

Replikácia zistení ARID1B v organoidoch pochádzajúcich z človeka bola prvým krokom k overeniu prekladu zistení štúdie do ľudského mozgu, hovorí Knoblich. Vaccarino dodáva, že budúci výskum by mal naďalej skúmať viac ľudí, ktorí majú celý rad ďalších genetických mutácií spojených s autizmom.

Všetkých 36 génov, na ktoré sa Noblichov tím zameral, súvisí s reguláciou transkripcie, ktorá riadi, ako bunky reagujú na signály vo vnútri a mimo bunky. Ale mnoho ďalších génov spojených s autizmom súvisí s tvorbou a udržiavaním spojení medzi neurónmi.

Nový prístup môže riešiť nielen tento súbor génov, ale mnoho ďalších, hovorí Knoblich. „Je to veľmi všestranná technológia. Do systému môžeme vložiť akýkoľvek zoznam génov a použiť ich v akomkoľvek organoide.“