Mielenterveys- ja neurodegeneratiivisten häiriöiden juuret löytyvät sikiön aivosolujen muodostumisesta

Joidenkin neuropsykiatristen häiriöiden, kuten autismin, kaksisuuntaisen mielialahäiriön tai masennuksen, sekä joidenkin neurodegeneratiivisten sairauksien, kuten Alzheimerin ja Parkinsonin taudin, alkuperä saattaa olla jo hyvin varhaisessa sikiön aivojen kehityksen vaiheessa. Eli aikaisemmin kuin aiemmin on ajateltu, ilmenee Hospital del Marin tutkimuslaitoksen ja Yalen yliopiston Nature Communications -lehdessä julkaistusta tutkimuksesta.

Työ keskittyi ”mielenterveysongelmien alkuperän löytämiseen sikiönkehityksen varhaisimmissa vaiheissa, erityisesti aivojen kantasoluissa”, selittää tohtori Gabriel Santpere, Miguel Servet -ohjelman tutkija ja Istituto Investigaciones Hospital del Marin biolääketieteellisen informatiikan ohjelman neurogenomiikkatutkimusryhmän koordinaattori. Kyseessä on yhteistyöryhmä Pompeu Fabran yliopiston kanssa.

Tätä varten he käyttivät lähes 3 000 geenin listaa, jotka liittyvät neuropsykiatrisiin sairauksiin, neurodegeneratiivisiin patologioihin ja aivokuoren epämuodostumiin, ja mallinsivat niiden muuttamisen vaikutusta aivojen kehitykseen osallistuviin soluihin. Tulokset osoittavat, että monet näistä geeneistä toimivat jo sikiönkehityksen alkuvaiheessa kantasoluissa – aivoja muokkaavissa esiasteissa, jotka luovat neuroneja ja niitä tukevia rakenteita.

Tämän saavuttaminen ei ollut helppo tehtävä. Tätä aivojen kehitysvaihetta on erittäin vaikea tutkia. Tästä syystä tutkijat kokosivat yhteen runsaasti tietoa ihmisen ja hiiren aivoista sekä tietoja in vitro -solumalleista.

Kuten tutkimuksen toinen johtaja, apulaistutkija ja tohtori Nicola Micali Yalen yliopiston tohtori Pasko Rakicin laboratoriossa toteaa: ”Tyypillisesti tiedemiehet tutkivat aikuisten mielenterveysongelmien geenejä, mutta tässä työssä havaitsimme, että monet näistä geeneistä ovat jo aktiivisia sikiön aivojen kehityksen alkuvaiheessa ja että niiden muutokset voivat vaikuttaa aivojen kehitykseen ja edistää mielenterveyshäiriöitä myöhemmin elämässä.”

Tutkimuksessa mallinnettiin tiettyjä säätelyverkostoja kullekin aivojen kehitykseen osallistuvalle solutyypille nähdäkseen, miten analysoitujen, eri aivosairauksiin liittyvien geenien aktivointi tai deaktivointi vaikuttaa progenitorisoluihin eri vaiheissa. Tämä mahdollisti kunkin geenin merkityksen havainnoinnin eri sairauksia aiheuttavien häiriöiden kehityksessä. Lista ulottuu mikrokefaliasta ja vesipäästä autismiin, masennukseen, kaksisuuntaiseen mielialahäiriöön, anoreksiaan tai skitsofreniaan, ja se sisältää myös Alzheimerin ja Parkinsonin taudin.

Kaikkien näiden patologioiden on havaittu liittyvän geeneihin, jotka ovat mukana aivojen kehityksen varhaisimmissa vaiheissa, jolloin hermostolliset kantasolut ovat aktiivisia. ”Tutkimme laajan kirjon sairauksia, joista aivot voivat kärsiä, ja miten näihin tiloihin liittyvät geenit käyttäytyvät hermostollisissa kantasoluissa”, lisää Joel Mato-Blanco, tutkija Hospital del Marin tutkimuslaitoksessa.

Samalla hän huomauttaa, että työ "tunnistaa aikaikkunat ja solutyypit, joissa näiden geenien toiminta on merkittävintä, mikä osoittaa, milloin ja mihin näiden geenien toimintaa tulisi kohdistaa".

Tämän tiedon saaminen "on hyödyllistä aivokuoreen vaikuttavien sairauksien alkuperän ymmärtämisessä eli sen ymmärtämisessä, miten geneettiset muutokset muuttuvat näiksi patologioiksi", sanoo tohtori Santpere.

Näiden mekanismien ja kunkin geenin roolin ymmärtäminen kussakin sairaudessa voi auttaa kehittämään kohdennettuja hoitoja, jotka kohdistuvat niihin, mikä avaa mahdollisuuksia geeniterapialle ja yksilölliselle hoidolle.