Az agy építőkövei: mikor borul fel a rend?
Az agy felépítésében egyik legfontosabb fehérje az aktin, mely a sejtek belső szerkezetét, szállítási útvonalait alakítja. A Baraitser–Winter-szindrómával élőknél épp az aktin egyik génjében jelentkezik mutáció. A kutatók beteg bőrmintából pluripotens őssejteket hoztak létre, majd ezekből háromdimenziós agyszervoidokat növesztettek, amelyek az emberi agyfejlődés korai szakaszait utánozzák.
Már 30 nap után drámai különbségek jelentkeztek: a beteg sejtekből származó agyszervoidok kb. 25%-kal kisebbek lettek, mint az egészségesekből növesztett társaik. Az agykamra-szerű régiók, ahol az idegsejtek elődei gyűlnek, szintén jelentősen kisebbé váltak.
Súlyos zavar az agy „alapszintjein”
A kutatók feltérképezték a bennük található sejttípusokat, és világos eltérést találtak: az agykéreg építéséhez kulcsfontosságú apikális progenitor sejtek száma jelentősen visszaesett, míg a fejlődés későbbi szakaszában megjelenő bazális progenitor sejtek aránya megnőtt. Ez a változás az osztódások időzítésének és kimenetelének felborulására utalt, ami magyarázza, hogy a sejttömeg miért nem tudta növelni az agy méretét.
A sejtburjánzás útvesztője
A tudósok nagy felbontású mikroszkóppal figyelték meg, hogyan osztódnak az apikális progenitor sejtek. Egészséges esetben ezek a sejtek főként az agykamra falára merőlegesen osztódnak, biztosítva az utódsejtek megfelelő arányát. A mutációt hordozó szervoidokban ezzel szemben vízszintes, illetve ferdén elhelyezkedő osztódások váltak túlsúlyossá. Ez azt eredményezte, hogy az apikális progenitorok gyakrabban váltak bazális sejtté, így hamarabb eltűntek az utánpótlás „forrásaként”.
Ami ezután történt, az mindenkit meglepett: a sejtek alakja is torzabb, egyenetlenebb lett, és a sejtkapcsolatokban a tubulin szintje is megemelkedett – ez a fehérje szintén központi szereplője a sejtosztódásnak.
Bizonyítás CRISPR-rel
A kutatók, hogy kizárják egyéb genetikai tényezők szerepét, CRISPR/Cas9 technológiával egészséges sejtvonalban is előállították a szóban forgó mutációt. Az innen kiinduló agyszervoidok ugyanolyan fejlődési zavart mutattak, így egyértelműen igazolták, hogy kizárólag az aktin gén mutációja felelős a rendellenességért.
Új távlatokat nyit az agy mikroszkopikus kutatása
Összességében elmondható, hogy ez az áttörés magyarázatot ad ritka genetikai rendellenességek agyfejlődést érintő következményeire, és kiemeli az agyszervoidok jelentőségét a kutatásban. Bár a betegség már magzati korban pusztít, így közvetlen terápiás beavatkozás embernél egyelőre igen körülményes, az aktin és a mikrotubulusok kölcsönhatását célzó gyógyszerek a jövőben új kezelési lehetőségekhez vezethetnek.
