کشف جهش ژنی مرتبط با اوتیسم برای تحریک بیش از حد سلول‌های مغز

به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از وبگاه (سای تک دیلی)، مطالعه جدیدی که توسط دانشمندان دانشگاه راتگرز انجام شد، بینش‌های جدیدی را در مورد مکانیسم‌های مغزی اختلال طیف اوتیسم (ASD) کشف کرد. این مطالعه که هفت سال به طول انجامید، نشان داد که یک جهش ژنی خاص که با ASD مرتبط است باعث تحریک بیش از حد سلول‌های مغزی می‌شود که به طور قابل توجهی بیشتر از سلول‌های مغزی بدون جهش است.

این تیم تحقیقاتی از تکنیک‌های پیشرفته، از جمله رشد سلول‌های مغز انسان از سلول‌های بنیادی و پیوند آن‌ها به مغز موش، برای انجام این اکتشافات استفاده کردند.

به گفته دانشمندان، این کار پتانسیل یک رویکرد جدید برای مطالعه اختلالات مغزی را نشان می‌دهد.

محققان در توصیف این مطالعه در مجله Molecular Psychiatry گزارش دادند که جهش R۴۵۱C در ژن Neurologin-۳ که عامل ایجاد اوتیسم در انسان است، باعث ایجاد سطح بالاتری از ارتباط بین شبکه‌ای از سلول‌های مغز انسان پیوند شده در مغز موش می‌شود. این تحریک بیش از حد، که در آزمایش‌های دانشمندان اندازه‌گیری شد، خود را به صورت انفجاری از فعالیت الکتریکی بیش از دو برابر سطح مشاهده شده در سلول‌های مغز بدون جهش نشان می‌دهد.

ژیپینگ پانگ، دانشیار دپارتمان علوم اعصاب و زیست شناسی سلولی در موسسه سلامت کودکان نیوجرسی در دانشکده پزشکی راتگرز رابرت وود جانسون و نویسنده ارشد این مطالعه گفت: ما از یافتن یک بهبود و نه کمبود شگفت زده شدیم. مطالعه. این افزایش عملکرد در آن سلول‌های خاص، که توسط مطالعه ما آشکار شد، باعث عدم تعادل در شبکه عصبی مغز می‌شود و جریان طبیعی اطلاعات را مختل می‌کند.

به گفته پانگ، شبکه به هم پیوسته سلول‌ها که مغز انسان را تشکیل می‌دهد، حاوی سلول‌های «تحریک‌کننده» تخصصی است که فعالیت الکتریکی را تحریک می‌کنند و با سلول‌های مغزی «بازدارنده» که پالس‌های الکتریکی را محدود می‌کنند، متعادل می‌شوند. دانشمندان دریافتند که انفجار بزرگ فعالیت الکتریکی ناشی از این جهش، مغز موش را از حالت طبیعی خارج کرد.

اختلال طیف اوتیسم یک ناتوانی رشدی است که به دلیل تفاوت در مغز ایجاد می‌شود. بر اساس برآورد‌های مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری، حدود ۱ کودک از هر ۴۴ کودک مبتلا به این اختلال شناسایی شده است.

به گفته مؤسسه ملی اختلالات عصبی و سکته مغزی مؤسسه ملی سلامت، مطالعات نشان می‌دهد که اوتیسم می‌تواند نتیجه اختلال در رشد طبیعی مغز در مراحل اولیه رشد باشد. به گفته NIH، این اختلالات ممکن است نتیجه جهش در ژن‌هایی باشد که رشد مغز را کنترل می‌کنند و نحوه ارتباط سلول‌های مغز با یکدیگر را تنظیم می‌کنند.

پانگ گفت: بسیاری از مکانیسم‌های اساسی در اوتیسم ناشناخته هستند، که مانع از توسعه درمان‌های مؤثر می‌شود. با استفاده از نورون‌های انسانی تولید شده از سلول‌های بنیادی انسانی به عنوان یک سیستم مدل، ما می‌خواستیم بفهمیم که چگونه و چرا یک جهش خاص باعث اوتیسم در انسان می‌شود.

محققان از فناوری CRISPR برای تغییر ماده ژنتیکی سلول‌های بنیادی انسانی برای ایجاد یک خط سلولی حاوی جهشی که می‌خواستند مطالعه کنند، استفاده کردند و سپس سلول‌های عصبی انسانی حامل این جهش را استخراج کردند. CRISPR، مخفف تکرار‌های کوتاه پالیندرومیک خوشه‌ای به طور منظم با فاصله، یک فناوری منحصر به فرد ویرایش ژن است.

در این مطالعه، سلول‌های عصبی انسانی که نیمی با جهش و نیمی بدون جهش تولید شدند، سپس در مغز موش‌ها کاشته شدند. از آنجا، محققان با استفاده از الکتروفیزیولوژی، شاخه‌ای از فیزیولوژی که خواص الکتریکی سلول‌های بیولوژیکی را مطالعه می‌کند، فعالیت الکتریکی نورون‌های خاص را اندازه‌گیری و مقایسه کردند. تغییرات ولتاژ یا جریان الکتریکی را می‌توان در مقیاس‌های مختلف، بسته به ابعاد موضوع مورد مطالعه، اندازه گیری کرد.

پنگ گفت: یافته‌های ما نشان می‌دهد که جهش NLGN۳ R۴۵۱C به‌طور چشمگیری بر انتقال سیناپسی تحریک‌کننده در نورون‌های انسان تأثیر می‌گذارد و در نتیجه باعث ایجاد تغییراتی در ویژگی‌های کلی شبکه می‌شود که ممکن است با اختلالات روانی مرتبط باشد. ما این را به عنوان اطلاعات بسیار مهمی برای این حوزه می‌دانیم.

پانگ گفت که انتظار دارد بسیاری از تکنیک‌های توسعه‌یافته برای انجام این آزمایش در تحقیقات علمی آینده در زمینه سایر اختلالات مغزی مانند اسکیزوفرنی مورد استفاده قرار گیرد.

او گفت: این مطالعه پتانسیل استفاده از نورون‌های انسانی را به عنوان یک سیستم مدل برای مطالعه اختلالات روانی و توسعه درمان‌های جدید برجسته می‌کند.