Шизофрению вырастили и вылечили в пробирке

Шизофрения – достаточно распространенное и тяжелое заболевание нервной системы, причем с характерной для каждого человека клинической картиной. Около 1% населения планеты страдают шизофренией, и у каждого из пациентов наблюдаются специфические отклонения не только в мозге, но и в молекулярно-генетических маркерах. Даже если пациентов с шизофренией объединяют галлюцинации и мании, то молекулярные и клеточные перестройки у них в мозге происходят разные. Такая индивидуальность заболевания доставляет хлопоты и пациентам, и врачам, которым приходится экспериментировать с лекарствами и искать наиболее эффективный препарат.

«Для всех пациентов с шизофренией характерно уменьшение объема мозга, размера клеток и количества связей между нейронами. Но молекулярные причины заболевания до сих пор не изучены, хотя исследователи нашли отдельные гены, с ним связанные», - объясняют авторы статьи в Nature.

Лабораторная шизофрения

Биологи и генетики из научных центров США под руководством Кристена Бринненда (Kristen J. Brennand) из Института биологических наук Солка (Salk Institute for Biological Studies) провели интегрирующий эксперимент, чтобы выявить все патологии одновременно. Одним словом, ученые собрали все «тухлые яйца в одну корзину» -- все молекулярно генетическиое патологии «в одну пробирку».

Биологи решили вырастить экспериментальное заболевание в стенах своей лаборатории. Они учли, что до 85% случаев шизофрении связано с наследственным фактором. Поэтому использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), полученные из фибробластов одного пациента с шизофренией и трех человек, в чьих семьях два поколения страдали от психиатрических расстройств. «22-летний самоубийца перед смертью пожертвовал в нашу лабораторию клетки кожи, -- рассказывают авторы. – Он хотел, чтобы мы разобрались с молекулярно-генетическими причинами его заболевания. Из клеток кожи этого и других пациентов мы и получили стволовые клетки».

Ученые заставили стволовые клетки перерождаться в клетки головного мозга – нейроны. Им удалось вырастить в пробирке ткань коры и гиппокампа человеческого мозга. «На начальных этапах дифференцировки ИПСК в нейрональных стволовых клетках и в развившихся из них нейронах не наблюдалось никаких дефектов», -- описывают авторы работы свои наблюдения. Однако по мере взросления «мозг в пробирке» начал болеть. Ученые отметили снижение плотности связей между нейронами, уменьшение количества некоторых рецепторов и белков. Сравнив нейроны больной и здоровой ткани, они выделили 596 уникальных генов, которые работали неправильно.

Команда Кристена Бринненда попыталась лечить экспериментальную шизофрению препаратами, которые уже используются в медицинской практике. Оказалось, что лишь одно из пяти апробированных лекарств во всех случаях действует на молекулярно-клеточную мишень шизофрении и восстанавливает связи между нейронами. «Другие препараты также были эффективны, но каждый действовал лишь на одну клеточную культуру, из клеток одного пациента», -- поясняют биологи. Эти результаты -- лишнее подтверждение того, что мозг каждого пациента нуждается в индивидуальном подходе.

«Мы описали комплексные молекулярно-генетические изменения в клетках мозга четырех пациентов с шизофренией, -- подводят итог авторы работы. – Но для фундаментальных выводов придется провести еще не один подобный эксперимент и исследовать большее количество людей».

С подробностями исследования, протокол которого можно использовать и в клинической практике, можно ознакомиться здесь.