Wissenschaftler link rasches hirnwachstum bei Autismus von DNA-Schäden

Forscher am Salk-Institut haben entdeckt, ein einzigartiges Muster von DNA-Schäden in Gehirn-Zellen von Individuen mit einer macrocephalic form von Autismus-Spektrum-Störung (ASD). Die Beobachtung, veröffentlicht in der Zeitschrift Cell Stem Cell, hilft zu erklären, was könnte schief gehen in das Gehirn während der Zellteilung und Entwicklung, um die Ursache der Störung.

„Division, oder die Replikation ist eines der gefährlichsten Dinge, die eine Zelle tun kann,“ sagt Salk Professor Rusty Gage, die in der Studie leitende Autor und Präsident des Instituts. „Die meisten DNA-Schäden repariert, die durch eine äußerst effiziente Reparatur-Prozess, jedoch Fehler auftreten, wenn die rate der Teilung verändert genetisch oder ökologisch, das kann dazu führen, langfristige funktionelle Mängel.“

ASD, eine Entwicklungsstörung der Kommunikation und Verhalten, betrifft etwa 1 in der 59 Kinder in den USA, nach den Centers for Disease Control and Prevention. Die Erforschung der zugrunde liegenden Ursachen der Erkrankung sowie mögliche Behandlungen, wurde langsam.

Im Jahr 2016, Gage und seine Kollegen entdeckten, dass die Hirn-Stammzellen von Menschen mit macrocephalic form von Autismus wuchs schneller als Zellen, die von nicht betroffenen Personen. (Gehirn-Stammzellen sind Vorläufer für mehr spezialisierte Arten von Zellen, wie Neuronen.) Der Befund erklärt zum Teil, warum viele Menschen mit ASD haben auch makrozephalie, oder ungewöhnlich große Köpfe: mehr Verbreitung von Hirn-Stammzellen während der Entwicklung können dazu führen größere Gehirne.

In der neuen Forschung, Gage und seine Kollegen wieder angeschaut diese neuronalen Vorläuferzellen (NPCs). Wie alle Zelltypen vermehren sich und Reifen während der embryonalen Entwicklung, es ist normal, dass Ihr schnell replizierenden DNA-Stränge zu akkumulieren kleine Fehler, von denen die meisten sind behoben und nie Schaden. Die Forscher fragten sich, ob diese DNA-Schäden, die aufgetreten sind, während der stress der Replikation wurde häufiger in den sich schnell teilenden neuronalen Vorläufer von Menschen mit Autismus.

Die Forscher sammelten Haut, Zellen von Individuen mit beiden ASD-und makrozephalie sowie von neurotypical Personen (ohne ASD), und Stammzell-Reprogrammierung-Technologie koaxial-jede person, die Zellen in NPCs.

Gage-team verwendet eine Chemische Verbindung, die zum induzieren der Replikation stress auf die NPCs abgeleitet von Menschen ohne Autismus und studiert, wo DNA-Schäden war den meisten wahrscheinlich zu akkumulieren. Sie verglichen diese induzierten Schäden in Zellen von Menschen ohne Autismus auf, wo die Schädigung der DNA natürlich angesammelte in den Zellen von Menschen mit Autismus. Die NPCs von autistischen Menschen hatte erhöhte Niveaus der Schädigung der DNA, geclustert in 36 von den gleichen Genen, die ebenfalls beschädigt wurden gesunde Zellen ausgesetzt Replikations-stress. Und 20 der Gene hatte zuvor im Zusammenhang mit Autismus in separaten genetischen Studien.

„Was werden die neuen Ergebnisse sagen uns, daß die Zellen von Menschen mit macrocephalic Autismus nicht nur vermehren, mehr aber natürlich noch mehr erleben Replikation stress“, sagt Meiyan Wang, ein student im Aufbaustudium in der Gage-Labor und der erste Autor der neuen Papier.

Schnelle Verbreitung von NPCs führen kann, sowohl für makrozephalie und zellulärer stress, dass die spurs DNA-Schäden, sagt Sie. Dieser Schaden könnte das eine Quelle von Mutationen im Zusammenhang mit ASD. Während die Technologie, die in der Studie sagten die Forscher, wo die DNA-Schäden aufgetreten sind, wissen Sie nicht, wie viel von diesem Schaden repariert wurde, bevor die Zellen gereift in Erwachsenen Nervenzellen und wie viel davon führt zu dauerhaften Mutationen.