Wie Krankheit - chromosomale genetische Variation beeinflusst Neuronen im sich entwickelnden Gehirn

Eine genetische Variation zu verlinkenden Schizophrenie . bipolare Störung und schwere Depression verheerende Auswirkungen auf Verbindungen zwischen den Nervenzellen im sich entwickelnden Gehirn , ein Team von Forschern berichtet . Die Studie, die von Guo Ming -li , MD, Ph.D., und Hongjun Lied , Ph.D., von der Johns Hopkins University School of Medicine und Online beschrieben in der Zeitschrift Nature , verwendet Stammzellen von Menschen erzeugt und ohne Geisteskrankheit , die Auswirkungen von einer seltenen und verderblichen genetische Variation auf junge Gehirnzellen zu beobachten. Die Ergebnisse in den Beweis dafür, dass mehrere große psychische Erkrankungen haben gemeinsame Wurzeln in fehlerhaften " Verdrahtung " in der frühen Entwicklung des Gehirns.


In diesem imag werden Zellkerne in blau und Synapsen in rot und grün angezeigt.
Bildnachweis: Zhexing Wen / Johns Hopkins Medicine

"Das war die nächste beste Sache , um eine Reise in die Zeit , um zu sehen , was passiert , während eine Person war im Mutterleib zu einem späteren Zeitpunkt verursachen psychische Erkrankungen ", sagt Ming . " Wir fanden die meisten überzeugende Beweise noch , dass die Antwort liegt in den Synapsen, die Gehirnzellen miteinander zu verbinden . "

Vorherige Beweise für die Beziehung kam von Autopsien und von Studien, dass einige genetische Varianten, die Synapsen beeinflussen auch die Wahrscheinlichkeit von psychischen Erkrankungen zu erhöhen. Aber diese Studien konnte eine direkte Ursache- Wirkungs-Beziehung nicht zu zeigen , sagt Ming .

Eine Schwierigkeit bei der Untersuchung der Genetik des gemeinsamen psychischen Erkrankungen ist, dass sie in der Regel durch Umweltfaktoren in Kombination mit mehreren Genvarianten verursacht , von denen jede in der Regel nicht aus eigener Kraft die Krankheiten verursachen . Eine seltene Ausnahme ist das Gen bekannt, wie in der Schizophrenie 1 ( DISC1 ) gestört ist, in dem einige Mutationen haben eine starke Wirkung. Zwei Familien haben sich in der viele Mitglieder mit den DISC1 Mutationen psychischen Erkrankungen.

Um herauszufinden, wie ein DISC1 Variante mit einigen gelöscht DNA "Buchstaben" wirkt sich auf die Entwicklung des Gehirns , die Forschungs-Team gesammelt Hautzellen von einer Mutter und Tochter in einer dieser Familien, die weder die Variation noch psychische Krankheit haben , ebenso wie der Vater , der die Variation und schweren Depressionen , und eine andere Tochter, die die Variation trägt und Schizophrenie . Zum Vergleich , sondern auch gesammelten Proben von einem nicht verwandten gesunden Menschen . Postdoc Zhexing Wen , Ph.D., überredet die Hautzellen zu fünf Linien von Stammzellen zu bilden und in sehr reiner Populationen von Synapsen bildenden Neuronen reifen.

Nach einem Wachstum der Neuronen in einer Schale sechs Wochen , Mitarbeiter an der Pennsylvania State University ihre elektrische Aktivität gemessen und festgestellt, dass Nervenzellen mit der DISC1 Variation hatte etwa die Hälfte der Anzahl der Synapsen als diejenigen ohne Variation . Um sicherzustellen, dass die Unterschiede waren wirklich aufgrund der DISC1 Variation und nicht auf andere genetische Unterschiede , verbrachte Doktorand Ha Nam Nguyen 2 Jahre gezielte genetische Veränderungen zu drei der Stammzelllinien .

In einer der Zelllinien mit der Variation , vertauscht er die DISC1 Gen für eine gesunde Version . Er steckte auch die krankmachenden Variante in eine gesunde Zelllinie von einem Familienmitglied , als auch die Zelllinie von der unabhängigen Kontrolle. Sicher genug, die Forscher berichten , wuchsen die Zellen ohne die Variation nun die normale Menge an Synapsen , während die mit dem eingefügten Mutation hatten halb so viele .

" Wir hatten unsere endgültige Antwort , ob diese DISC1 Variante ist für den reduzierten Synapsenwachstum verantwortlich ", sagt Ming .

Um herauszufinden, wie DISC1 wirkt auf Synapsen , die Forscher auch im Vergleich der Aktivität von Genen in gesunden Nervenzellen zu denen mit der Variation . Zu ihrer Überraschung waren die Aktivitäten von mehr als 100 Gene unterschiedlich. " Dies ist der erste Hinweis darauf, dass DISC1 reguliert die Aktivität einer Vielzahl von Genen , von denen viele an Synapsen im Zusammenhang ", sagt Ming .

Das Forschungsteam sucht nun stärker auf andere Gene, die an psychischen Störungen verbunden sind. Durch ein besseres Verständnis der Wurzeln von psychischen Erkrankungen , hoffen sie, schließlich entwickeln bessere Behandlungen für sie , sagt Ming .