Egy molekula helyreállításával átalakították a Down-szindrómás agy áramköreit
Új kutatások szerint a Down-szindróma esetén megzavart agyi áramkörök összefüggésben állhatnak egy bizonyos molekula hiányával, amelyre az idegrendszernek szüksége van a megfelelő fejlődéshez és működéshez. A kutatócsoport szerint ennek a molekulának, az úgynevezett pleiotrofinnek a visszaállítása segíthet a Down-szindróma és esetleg más idegrendszeri betegségek esetén az agyi funkciók támogatásában, akár idősebb életkorban is.
A laboratóriumi kutatás egereken történt, így még messze vagyunk a kezelés bevezetésétől. Mindazonáltal a kutatók azt találták, hogy a pleiotrofin adagolása javította az agy működését felnőtt egerekben, miután az agy kialakulása már befejeződött. Ez előnyt jelenthet a korábbi stratégiákhoz képest, amelyek a Down-szindrómával kapcsolatos agyi áramkörök erősítésére irányultak, és amelyek a terhesség nagyon szűk időintervallumában történő beavatkozást igényeltek.
„Ez a tanulmány nagyon izgalmas, mert bizonyítja, hogy az asztrocitákat (az agyban a szinapszisokat moduláló molekulák kiválasztására specializálódott sejttípust), célba vehetjük a felnőttkori agyi áramkörök átalakítására” – mondta Ashley N. Brandebura kutató, aki a Salk Institute for Biological Studies kutatócsoportjának tagja volt, és jelenleg a University of Virginia School of Medicine munkatársa. „Ez még messze van az embereken való alkalmazástól, de reményt ad nekünk, hogy a kiválasztott molekulák hatékony génterápiákkal vagy potenciális fehérje-infúziókkal bejuttathatók a szervezetbe, hogy javítsák a Down-szindrómában szenvedők életminőségét.”
A Down-szindróma és egészségügyi hatásainak megértése
A szövetségi Betegségmegelőzési és Járványvédelmi Központ (Centers for Disease Control and Prevention) szerint a Down-szindróma az Egyesült Államokban évente születő csecsemők körülbelül 1:640-ed részét érinti. Magyarországon körülbelül minden 7-800 élveszületésre jut egy, évente 150-200 új esetet regisztrálnak, ami a világátlaghoz hasonló. A gyakoriság az anya életkorával növekszik, bár a Down-szindrómás gyermekek 75%-át 35 év alatti nők szülik. A szindróma a fejlődés során a sejtosztódás hibájából ered, és fejlődési késéssel, hiperaktivitással, rövidebb élettartammal, valamint magasabb egészségügyi kockázattal járhat, ami magában foglalhatja a szívhibákat, pajzsmirigyproblémákat, valamint hallás- vagy látásproblémákat.
A Nicola J. Allen, PhD vezette kutatócsoport az egérmodellekben az agysejtekben található fehérjék vizsgálatával kívántatöbbet megtudni a Down-szindróma kiváltó okairól. A pleiotrofinra összpontosítottak, mert ez általában nagyon magas szinten jelenik meg az agy fejlődésének kulcsfontosságú szakaszaiban, és fontos szerepet játszik a szinapszisok, az idegsejtek közötti kapcsolatok kiépítésében, valamint az axonok és dendritek kialakításában. A kutatók azt is megfigyelték, hogy a pleiotrofin szintje Down-szindróma esetén csökkent.
Annak vizsgálatára, hogy a pleiotrofin helyreállítása javíthatja-e az agy működését, a csapat vírusvektoroknak nevezett, géntechnológiával módosított vírusokat használt, hogy a megfelelő helyre juttassa azokat. A vírusokat a kutatók módosíthatják úgy, hogy ne betegséget okozzanak, hanem hasznos anyagokat szállítsanak. Ebben az esetben a vírust megfosztották a káros komponensektől, és hasznos anyaggal – pleiotrofin – töltötték meg, hogy a molekulát közvetlenül a sejtekbe juttassa.
Astrocyták, szinapszisok és az agy plaszticitása
A kutatók arról számoltak be, hogy a pleiotrofin agysejtekhez, az agy egyik fő sejttípusához történő eljuttatása jelentős hatást eredményezett. Többek között megnőtt a szinapszisok száma a hippokampuszban, a tanulás és a memória területén. A csapat az agy „plaszticitásának” – a tanulást és a memóriát támogató kapcsolatok létrehozása vagy módosítása képességének – növekedését is megfigyelte.
„Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az asztrocitákat vektorokként használhatjuk a plaszticitást előidéző molekulák agyba juttatására” – mondta Allen. „Ez egy napon lehetővé teheti számunkra a hibás kapcsolatok újrakapcsolását és az agy teljesítményének javítását.”
Szélesebb körű következmények és következő lépések
A kutatók hangsúlyozzák, hogy a pleiotrofin valószínűleg nem az egyetlen tényező a Down-szindróma áramköri problémái mögött, és további kutatásokra van szükség számos egyéb tényező megértéséhez. Ugyanakkor azt is állítják, hogy az eredmények azt mutatják, hogy a módszer működhet, és hogy végül a Down-szindrómán túlmutatóan, más idegrendszeri betegségek esetén is segíthet.
„Az az elképzelés, hogy az asztrociták molekulákat szállíthatnak az agy plaszticitásának indukálására, számos idegrendszeri rendellenességre vonatkozik, beleértve más idegfejlődési rendellenességeket, mint például a törékeny X-szindróma, de talán még az Alzheimer-kórhoz hasonló neurodegeneratív rendellenességeket is” – mondta Brandebura. „Ha rájövünk, hogyan lehet a rendellenes asztrocitákat »átprogramozni« a szinaptogén molekulák szállítására, akkor számos betegség állapotára gyakorolhatunk rendkívül kedvező hatást.”