Rötterna till psykiska och neurodegenerativa störningar hittades i fosterhjärncellsbildning

Ursprunget till vissa neuropsykiatriska störningar, såsom autism, bipolär sjukdom eller depression, såväl som vissa neurodegenerativa sjukdomar, såsom Alzheimers och Parkinsons, kan ligga mycket tidigt i fostrets hjärnutveckling. Det vill säga tidigare än man tidigare trott, enligt en studie av Institute for Research vid Hospital del Mar och Yale University, publicerad i tidskriften Nature Communications.

Arbetet fokuserade ”på att hitta ursprunget till psykiska sjukdomar i de tidigaste stadierna av fosterutvecklingen, särskilt i hjärnstamceller”, förklarar Dr. Gabriel Santpere, forskare i Miguel Servet-programmet och koordinator för Neurogenomics Research Group i det biomedicinska informatikprogrammet vid Istituto Investigaciones Hospital del Mar, en samarbetsgrupp med Pompeu Fabra-universitetet.

För att göra detta använde de en lista med nästan 3 000 gener associerade med neuropsykiatriska sjukdomar, neurodegenerativa patologier och kortikala missbildningar, och modellerade effekten av att förändra dem på celler involverade i hjärnans utveckling. Resultaten visar att många av dessa gener redan fungerar tidigt i fosterutvecklingen i stamceller – de prekursorer som formar hjärnan, skapar neuroner och de strukturer som stöder dem.

Att uppnå detta var ingen lätt uppgift. Detta stadium av hjärnans utveckling är mycket svårt att studera. Av denna anledning samlade forskarna en mängd data från mänskliga och mushjärnor, såväl som data från in vitro-cellmodeller.

Som Dr. Nicola Micali, biträdande forskare i Dr. Pasko Rakics laboratorium vid Yale och medledare för studien, konstaterar: "Forskare studerar vanligtvis gener för psykisk sjukdom hos vuxna, men i detta arbete fann vi att många av dessa gener redan är aktiva tidigt i fostrets hjärnutveckling, och att förändringar i dem kan påverka hjärnutvecklingen och bidra till psykiska störningar senare i livet."

Studien modellerade specifika regleringsnätverk för varje celltyp som är involverad i hjärnans utveckling för att se hur aktivering eller deaktivering av de analyserade generna som är associerade med olika hjärnsjukdomar påverkar progenitorceller i olika stadier. Detta gjorde det möjligt för dem att observera vikten av varje gen i utvecklingen av sjukdomar som orsakar olika sjukdomar. Listan sträcker sig från mikrocefali och hydrocefalus till autism, depression, bipolär sjukdom, anorexi eller schizofreni, och inkluderar även Alzheimers och Parkinsons sjukdom.

Alla dessa patologier har visat sig involvera gener som är involverade i de tidigaste faserna av hjärnutvecklingen, när neurala stamceller är aktiva. ”Vi täcker ett brett spektrum av sjukdomar som hjärnan kan drabbas av och studerar hur generna som är involverade i dessa tillstånd beter sig i neurala stamceller”, tillägger Joel Mato-Blanco, forskare vid forskningsinstitutet på Hospital del Mar.

Samtidigt påpekar han att arbetet "identifierar de tidsfönster och celltyper där dessa geners verkan är mest betydande, vilket indikerar när och var man ska rikta in sig på dessa geners funktion."

Att ha denna information "är användbar för att förstå ursprunget till sjukdomar som påverkar hjärnbarken, det vill säga hur genetiska förändringar omvandlas till dessa patologier", säger Dr. Santpere.

Att förstå dessa mekanismer och varje gens roll i varje sjukdom kan bidra till att utveckla riktade terapier som riktar sig mot dem, vilket öppnar upp möjligheter för genterapi och personlig behandling.