Oorzaken van mentale en neurodegeneratieve aandoeningen gevonden in de vorming van foetale hersencellen

De oorsprong van sommige neuropsychiatrische aandoeningen, zoals autisme, bipolaire stoornis of depressie, evenals van sommige neurodegeneratieve ziekten, zoals Alzheimer en Parkinson, ligt mogelijk al heel vroeg in de ontwikkeling van de hersenen van de foetus. Dat wil zeggen, eerder dan eerder werd gedacht, volgens een studie van het Institute for Research van het Hospital del Mar en Yale University, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.

Het werk richtte zich "op het vinden van de oorsprong van psychische aandoeningen in de vroegste stadia van de ontwikkeling van de foetus, met name in hersenstamcellen", legt Dr. Gabriel Santpere uit, onderzoeker in het Miguel Servet-programma en coördinator van de Neurogenomics Research Group in het Biomedical Informatics Program van het Istituto Investigaciones Hospital del Mar, een samenwerkingsverband met de Universiteit Pompeu Fabra.

Om dit te doen, gebruikten ze een lijst van bijna 3000 genen die geassocieerd zijn met neuropsychiatrische aandoeningen, neurodegeneratieve pathologieën en corticale misvormingen, en modelleerden ze het effect van het veranderen ervan op cellen die betrokken zijn bij de hersenontwikkeling. De resultaten laten zien dat veel van deze genen al vroeg in de foetale ontwikkeling functioneren in stamcellen – de voorlopers die de hersenen vormgeven en neuronen en de structuren die deze ondersteunen, creëren.

Dit was geen gemakkelijke opgave. Deze fase van de hersenontwikkeling is zeer moeilijk te bestuderen. Daarom hebben de onderzoekers een schat aan gegevens uit de hersenen van mensen en muizen gebundeld, evenals gegevens uit in-vitrocelmodellen.

Dr. Nicola Micali, universitair hoofddocent in het laboratorium van Dr. Pasko Rakic aan Yale en mede-leider van het onderzoek, merkt op: "Wetenschappers bestuderen doorgaans genen die verantwoordelijk zijn voor psychische aandoeningen bij volwassenen, maar in dit onderzoek ontdekten we dat veel van deze genen al vroeg in de ontwikkeling van de hersenen van de foetus actief zijn, en dat veranderingen in deze genen de ontwikkeling van de hersenen kunnen beïnvloeden en kunnen bijdragen aan psychische aandoeningen later in het leven."

De studie modelleerde specifieke regulerende netwerken voor elk celtype dat betrokken is bij de hersenontwikkeling om te zien hoe activering of deactivering van de geanalyseerde genen die geassocieerd worden met verschillende hersenziekten, progenitorcellen in verschillende stadia beïnvloedt. Dit stelde hen in staat om het belang van elk gen te observeren bij de ontwikkeling van aandoeningen die verschillende ziekten veroorzaken. De lijst varieert van microcefalie en hydrocefalie tot autisme, depressie, bipolaire stoornis, anorexia of schizofrenie, en omvat ook de ziekte van Alzheimer en Parkinson.

Bij al deze aandoeningen zijn genen betrokken die betrokken zijn bij de vroegste fasen van de hersenontwikkeling, wanneer neurale stamcellen actief zijn. "We bestuderen een breed scala aan hersenziekten en hoe de genen die bij deze aandoeningen betrokken zijn, zich gedragen in neurale stamcellen", voegt Joel Mato-Blanco, onderzoeker aan het Institute of Research van het Hospital del Mar, eraan toe.

Tegelijkertijd wijst hij erop dat het werk "de tijdsvensters en celtypen identificeert waarin de werking van deze genen het meest significant is, en aangeeft wanneer en waar de functie van deze genen moet worden aangepakt."

Deze informatie "is nuttig om de oorsprong van ziekten die de hersenschors aantasten te begrijpen, dat wil zeggen, hoe genetische veranderingen zich vertalen in deze pathologieën", aldus Dr. Santpere.

Inzicht in deze mechanismen en de rol van elk gen bij elke ziekte kan bijdragen aan de ontwikkeling van gerichte therapieën die hierop inspelen. Dit opent mogelijkheden voor gentherapie en gepersonaliseerde behandelingen.