Aivojen kehitystä ja hermoston toimintaa ohjaavat sekä perinnölliset tekijät että ympäristötekijät. Kehitystä säätelevien tekijöiden ymmärtäminen on tärkeää kehityksellisten aivosairauksien tunnistamiselle ja hoitokeinojen suunnittelulle.

Ymmärrystä on lisännyt erityisesti kantasolututkimus sekä keksintö, jonka avulla helposti näytteiksi otettavista erilaistuneiden kudosten soluista, kuten iho- ja verisoluista, voidaan valmistaa alkion solujen kaltaisia monikykyisiä kantasoluja, eli indusoituja pluripotentteja kantasoluja (iPS). Niistä erilaistettuja hermoston kantasoluja voidaan kasvattaa viljelmissä tutkimuskäyttöön.

– Potilaskohtaisista iPS-soluista erilaistettujen hermoston kantasolujen avulla on mahdollista tutkia sairauksiin liittyviä mekanismeja ihmisaivossa. Näin hermoston kantasolut ovat tarjonneet uuden keinon tutkia hermoston kehitystä ja sen häiriöitä myös ihmisen hermoston erilaistuvissa soluissa, kertoo dosentti Maija Castrén Helsingin yliopistosta

Hänen tutkimusryhmänsä on selvittänyt hermoston kantasolujen erilaistumista hermoston soluiksi Fragile X-oireyhtymässä (FraX), joka on yleisin perinnöllisen älyllisen kehitysvammaisuuden syy.

FraX:n kliiniseen kuvaan liittyvät ylivilkkaus, tarkkaavuuden ja keskittymisen vaikeudet, sensoristen vasteiden poikkeavuudet sekä kommunikaation ja sosiaalisen vuorovaikutuksen pulmat.

Science Signaling -tiedelehdessä julkaistussa tutkimuksessa osoitettiin, että tietyt mikroRNA:t välittävät kantasolujen erilaistumista glutamaatin vasteita välittäviksi hermoston soluiksi ja että tämä erilaistuminen on häiriintynyt FraX-kantasoluissa.

Glutamaatti on aivojen tärkein kiihdyttävä välittäjäaine ja lisääntynyt glutamaatin AMPA-reseptorien kalsiumsignalointi lisää solujen vaurioherkkyyttä ja vaikuttanee kiihdyttävän ja hiljentävän hermojärjestelmän epätasapainon syntyyn Frax-aivoissa. 

Muutos todettiin samanlaisena sekä FraX-potilailta saaduissa iPS-soluista että FraX-hiirimallin aivokudoksesta kasvatetuissa hermoston kantasoluissa.

– Kalsiumläpäisevyyttä säätelevän mikroRNA-välitteisen säätelymekanismin tunnistaminen Frax-kantasoluissa tarjoaa uusia näkymiä kehityksellisten neuropsykiatristen häiriöiden yksilöllisten hoitokeinojen kehittelyyn, Maija Castrén toteaa.

Lisätiedot: Maija Castrén, Helsingin yliopisto & Autismisäätiö, maija.castren@helsinki.fi

VS Achuta, T Möykkynen, U-K Peteri, G Turconi, C Rivera, K Keinänen, and ML Castrén, Functional changes of AMPA responses in human induced pluripotent stem cell-derived neural progenitors in fragile X syndrome,Science Signaling, DOI: 10.1126/scisignal.aan8784