В ходе прорыва, который имеет большие перспективы для ранней диагностики и более эффективного лечения психических заболеваний, исследователи впервые использовали нейроны, полученные из стволовых клеток человека, для прогнозирования основных признаков психического заболевания, таких как психоз и когнитивный дефицит у пациентов с шизофренией. .
Исследование, опубликованное сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) учеными из Института развития мозга им. Либера/Maltz Research Laboratories (LIBD), показывает, что клинические симптомы больных шизофренией можно предсказать по активности полученных нейронов. из собственных стволовых клеток пациентов .
Эта связь — между физиологией клеток и такими симптомами, как бред, галлюцинации и измененное сознание — никогда раньше не устанавливалась. То есть ни одно другое исследование не продемонстрировало прочной связи между нейронными моделями, полученными из стволовых клеток пациента, и клинически значимыми признаками психического расстройства у одного и того же человека.
«Эти захватывающие результаты укрепляют нашу уверенность в полезности моделирования шизофрении с помощью стволовых клеток, полученных от пациентов», — сказал Брейди Дж. Махер, доктор философии, исследователь из Института Либера, руководивший исследованием. «Они открывают дверь в персонализированную медицину, к возможности предсказывать, прежде чем у кого-то разовьется шизофрения, насколько серьезными будут симптомы — задолго до первого психотического эпизода у пациента».
Только в Соединенных Штатах около 3,5 миллионов человек живут с шизофренией , изнурительным заболеванием головного мозга. Люди с шизофренией испытывают бредовое мышление и галлюцинации. Когнитивная дисфункция, в том числе плохая память и снижение исполнительных функций, также являются основными признаками заболевания. Согласно недавнему отчету Schizophrenia & Psychosis Action Alliance , шизофрения, самая дорогостоящая из всех психических болезней, в 2020 году обошлась США в 281,6 миллиарда долларов .
Махер и его команда преодолели фундаментальную проблему, с которой сталкиваются исследователи, использующие стволовые клетки для изучения заболеваний головного мозга.
Ученые смогли использовать модели стволовых клеток для имитации активности и молекулярных характеристик многих органов тела. Эти модели могут резюмировать в культуральной чашке, как эти органы заболевают. Например, при болезни Альцгеймера клетки могут развить характерную патологию нейрофибриллярных клубков. Клетки также можно заставить принимать аномальные белковые отложения, называемые тельцами Леви, которые связаны с деменцией и болезнью Паркинсона.
Но при психических заболеваниях, таких как шизофрения или депрессия, нет специфических биологических признаков, отличающих здоровые клетки мозга от больных. «В отсутствие очевидной аномалии, которая идентифицирует клетку как принадлежащую пациенту с шизофренией, нет очевидного способа подтвердить, что виновником является какая-либо аномалия», — сказал Дэниел Р. Вайнбергер, доктор медицинских наук, исполнительный директор и директор Института Либера и исследователь. соавтор исследования. «Было несколько сообщений об аномальных нейронах, полученных из стволовых клеток, от доноров с шизофренией, но было невозможно узнать, объясняют ли эти аномалии какой-либо аспект болезни или они случайны или не связаны».
Итак, команда LIBD сделала что-то уникальное, сказал Вайнбергер. Они выявили различия в функции ионных каналов — белков, которые регулируют электрическую активность в мозге — в нейронах, полученных от больных шизофренией, по сравнению с нейронами нейротипичных людей. Они наблюдали, как эти каналы открываются и закрываются ненормально, изменяя время электрической активности — свидетельство, предсказывающее основные симптомы шизофрении.
Ведущий автор исследования Стефани Пейдж объяснила: «Мы изучили физиологические характеристики нейронов, полученных из стволовых клеток, и определили, какие нейроны предсказывают значимые клинические признаки расстройства у реальных пациентов, живых доноров клеток. Мы обнаружили закономерность клеточной активности. это коррелировало со степенью психоза у доноров. Мы обнаружили другой паттерн активности, который почти с абсолютной точностью предсказывал уровень когнитивных нарушений у доноров. Эти клинические признаки, психотические симптомы и когнитивный дефицит являются кардинальными проявлениями шизофрении».
