La crescita, le mutazioni e l'autismo aumentati del cervello si sono collegati nel nuovo studio

I ricercatori dell'istituto di Salk ora hanno trovato un reticolo di danno del DNA che è unico alle cellule cerebrali derivate dalle persone con un singolo modulo dello spettro ASD macrocefalo (ASD) chiamato disordine di autismo. Lo studio, pubblicato nella cellula staminale delle cellule del giornale nel gennaio 2020, può offrire una spiegazione circa il passo falso inerente allo sviluppo che ha causato questa malattia.

La maggior parte delle malattie genetiche sorgono a causa di divisione cellulare o della replica, che comprendono la duplicazione priore del filo del DNA. La cella è installata per compire questo trattamento esigente con grande accuratezza, perché un errore nel filo del DNA può avere effetti potenzialmente disastrosi sulla fisiologia dell'organismo. Quando gli errori si presentano, o sono indotti, nel corso del replicazione del dna, minaccioso il completamento adeguato del trattamento, i sensi delle cellule il pericolo replica-collegato per l'integrità del genoma che è rallentante o persino bloccante il trattamento della sintesi del DNA e della progressione della forcella di replica. Ciò è chiamata sforzo della replica e provoca una risposta cellulare appropriata, compreso la riparazione del DNA.

L'avvenimento degli errori è comune durante la vita embrionale, quando le nuovi celle, tessuti ed organi stanno formando all'alta velocità. La vasta maggioranza di questi errori è riparata spontaneamente e bene a tempo. Molti o la maggior parte dei tali errori accadono quando la tariffa di divisione cellulare è accelerata o hanno arrestato dovuto lo stress ambientale o dovuto i difetti genetici.

Le celle che finalmente si trasformeranno in in neuroni (celle neurali del progenitore) sono derivato dalle persone con disordine di spettro di autismo, indicato nel comitato giusto, danno del DNA aumentato mostra individuato vicino?H2AX, indicato in rosso la macchia, confrontata a quelle è derivato dalle persone in buona salute (ha lasciato il comitato). Credito di immagine: Istituto di Salk
Le celle che finalmente si trasformeranno in in neuroni (celle neurali del progenitore) sono derivato dalle persone con disordine di spettro di autismo, indicato nel comitato giusto, danno del DNA aumentato mostra individuato vicino? H2AX, indicato in rosso la macchia, confrontata a quelle è derivato dalle persone in buona salute (ha lasciato il comitato). Credito di immagine: Istituto di Salk

ASD e cellule staminali

ASD è un disordine della comunicazione, del comportamento e dell'interazione del sociale che è diagnosticata in circa 1 di 60 bambini in U.S.A., secondo le statistiche pubblicate dal centri per il controllo e la prevenzione delle malattie. Non molta ricerca è stata effettuata nelle cause di origine o nelle terapie per la malattia.

Era nel 2016 che il gruppo attuale dei ricercatori in primo luogo ha trovato un più alto tasso di crescita in cellule staminali trovate nei cervelli della gente con ASD macrocefalo confrontato a quelli derivati dalle persone in buona salute. Le cellule staminali sono la sorgente delle celle specializzate o differenziate e tessuti nell'organismo, compreso le cellule nervose. Il tasso di accrescimento aumentato potrebbe fa parte della ragione per la macrocefalia, o dimensione capa anormalmente grande, in questo gruppo di persone - i ricercatori hanno trovato che le cellule staminali stavano moltiplicando eccessivamente durante il periodo di sviluppo del cervello.

Lo studio

Nello studio presente, hanno ricercato più profondo in queste cellule staminali trovate nel cervello, anche chiamato celle neurali del precursore (NPCs). Il loro scopo era di vedere se il tasso alto di proliferazione inducesse anormalmente più errori ad accadere e palancola su durante il replicazione del dna.
Hanno usato le cellule epiteliali raccolte dalla gente con ASD e macrocefalia e dalla gente senza ASD. Poi hanno riprogrammato l'orologio biologico delle cellule per indurrlo per girare nuovamente dentro una cellula staminale che potrebbe provocare le cellule nervose - il NPC.

Queste celle ora sono state curate con un prodotto chimico che stimola la replica delle cellule e così mette lo sforzo sul replicazione del dna. In primo luogo hanno usato le cellule staminali dal gruppo non-ASD per identificare i segmenti più vulnerabili di DNA, in cui la maggior parte del danno era probabile accumularsi. Poi hanno ripetuto il trattamento con le persone autistiche.

I risultati

I risultati erano notevoli. C'erano 36 geni che hanno mostrato che il danno in NPCs si è verificato dalla gente con ASD come pure (senza ASD) dalle persone neurotypical. Tuttavia, NPCs dal primo gruppo ha mostrato i livelli elevati molto di danno del DNA. Secondariamente, 26/36 dei geni già era stato trovato per essere associato con ASD in altri studi.

Lo studio Meiyan Wang autore dice, “che cosa i nuovi risultati stanno dicendoci che è che le celle dalla gente con autismo macrocefalo non solo proliferano di più ma naturalmente avvertono più sforzo della replica.„ La tariffa aumentata di proliferazione del NPCs è probabilmente la ragione per la macrocefalia come pure lo sforzo della replica che è una causa importante delle mutazioni ASD-collegate.

I ricercatori potevano individuare i siti della lesione del DNA. Tuttavia, non è chiaro quanto a che frazione di questo danno ha subito la riparazione prima della differenziazione successiva della cella e quanta celle differenziate nei neuroni maturi portare permanentemente ha alterato il DNA all'interno del loro genoma.

Ciò probabilmente sarà il fuoco degli studi futuri. Wang dice, “vorremmo esaminare più profondi come lo sforzo della replica ed il danno del DNA pregiudica la funzione di un neurone a lungo termine e se i neuroni adulti in seguito a queste cellule staminali hanno più mutazioni che usuali.„

Journal reference:

Meiyan Wang, Pei-Chi Wei, Christina K. Lim, Iryna S. Gallina, Sara Marshall, Maria C. Marchetto, Frederick W. Alt, Fred H. Gage, Increased Neural Progenitor Proliferation in a hiPSC Model of Autism Induces Replication Stress-Associated Genome Instability, Cell Stem Cell, https://doi.org/10.1016/j.stem.2019.12.013

Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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