Künstliches Gehirn enthüllt genetische Ursprünge der Autismus-Spektrum-Störung: ScienceAlert

Es kommen neue wissenschaftliche Technologien zum Einsatz Gehirnorganoide – kleine künstliche Gehirne, die im Labor gezüchtet wurden – Enthüllt die genetischen Ursprünge der Autismus-Spektrum-Störung (ASD), die in unserem Gehirn verborgen sind.

Called CHOOSE (was für CR stehtISPR (Human Organoids – Single-Cell RNA Sequencing), diese Technik kombiniert elegante Genetik mit quantitativer Bioinformatik, um Genmutationen zu untersuchen, von denen bekannt ist, dass sie ein hohes Risiko für Autismus darstellen, und wie diese Mutationen zu spezifischen Zellveränderungen im fötalen Gehirn führen.

Da jede einzelne Zelle in einem Mini-Gehirn in vitro höchstens eine Mutation für ein bestimmtes Hochrisikogen trägt, können die Auswirkungen verschiedener Mutationen gleichzeitig analysiert werden, während sich die betreffende Zelle im sich entwickelnden Organoid teilt und repliziert.

Dies deckt die Folgen mehrerer Mutationen in einem einzigen Experiment auf und reduziert den Zeitaufwand für die Analyse erheblich sagen.

„Mit dieser Hochdurchsatzmethode können wir eine Liste krankheitsverursachender Gene systematisch zerstören. Während wir Organismen züchten, die diese Mutationen tragen, analysieren wir die Auswirkungen jeder Mutation auf die Entwicklung jedes Zelltyps.“ sagen Der Molekular- und Zellpharmakologe Zhong Li vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) in Österreich ist eine der Forschungsgruppen, die die Technik entwickelt haben.

Die Forscher konzentrierten sich auf 36 bekannte Hochrisiko-Autismus-Gene und stellten fest, dass diese Gene zwar viele gemeinsame molekulare Mechanismen aufweisen, die Wirkung dieser Mechanismen auf verschiedene Zelltypen jedoch deutlich unterschiedlich sein kann – was bestimmte Zelltypen anfällig für Autismus-assoziierte Mutationen macht im Fötus. Gehirn.

Neurale Vorläufer – die Gründerzellen, aus denen Neuronen entstehen, die Nervenzellen in unserem Gehirn – sind besonders anfällig für Mutationen, sagt Lee. Er erklärtwodurch diese Zelltypen als Kandidaten für zukünftige Studien hervorgehoben werden.

Die Entwicklung unseres seltsam faltigen Gehirns ist ein wunderbar komplexer Prozess, und doch ist es genau diese Komplexität, die der Gehirnentwicklung so viele Möglichkeiten bietet.

Bis vor Kurzem verließen sich Wissenschaftler auf Autopsiegewebe, Gehirnscans und Tiermodelle, um das Innenleben des Gehirns zu verstehen (schließlich möchte niemand zu Lebzeiten sein Gehirngewebe anstupsen, stoßen und möglicherweise sezieren, oder?) .

Organismen läuteten eine neue Ära ein.

Während künstliche Gehirnkleckse wie Frankensteins Monster aussehen – sie werden aus Stammzellen gewonnen und wachsen in einer Petrischale nicht größer als 4 mm (0,15 Zoll), gelten sie allgemein als… Modelle bestimmter Aspekte der Gehirnentwicklung Anstelle von Modellen des Gehirns selbst.

„Studie der genetischen Ätiologie [neurodevelopmental disorders] Es erweitert unser Verständnis von Krankheitsmechanismen, erfordert jedoch in der Regel einen Zugang zu den Entwicklungsvorgängen des menschlichen Gehirns. „Zerebrale Organoide rekapitulieren die frühe Gehirnentwicklung und erzeugen die verschiedenen Zelltypen, die in vivo vorkommen.“ schreiben In ihrem Papier.

Während die Organoide viele der Gewebetypen enthalten, aus denen unser Gehirn besteht, fehlen ihren Modellen einige häufig vorkommende Gehirngewebe wie Mikroglia, sodass sie ein unvollständiges Modell bleiben und daher noch getestet werden müssen, warnt das Team.

Diese neue Technologie wird große Veränderungen im genetischen Screening mit sich bringen, und da die Organoid-Technologie auf viele verschiedene menschliche Gewebe angewendet werden kann, geht das Team davon aus, dass sie zu raschen Fortschritten in unserem Verständnis genetischer Krankheiten führen wird.

„Die Fähigkeit, zelltypspezifische Beiträge zu genetischen Störungen auf systematische, skalierbare und effiziente Weise zu identifizieren, wird unser Verständnis von Krankheitsmechanismen erheblich verbessern.“ schreiben.

„Da das CHOOSE-System eine leistungsstarke, präzise kontrollierte Screening-Strategie bietet, gehen wir davon aus, dass es weit über Gehirnorganoide hinaus zur Untersuchung krankheitsassoziierter Gene eingesetzt wird.“

Damit sind die Geheimnisse des menschlichen Gehirns näher als je zuvor zu verstehen.

Diese Forschung wurde veröffentlicht in Natur.