Les cellules souches humaines Forme d'une nouvelle approche de l'autisme de la recherche
Les troubles du spectre autistique (TSA) est une condition humaine dévastatrice, une déficience intellectuelle à vie qui est confondant à la fois dans la vie - où il semble apparaître soudainement et sans avertissement chez les jeunes enfants - et dans le laboratoire, où il défie résolument l'enquête et la compréhension simple.
De nombreuses études sur l'histoire des familles et des jumeaux montrent que certains cas de TSA sont clairement héritable. Mais la grande majorité des cas de TSA ne sont pas familial ou héréditaire, mais plutôt se produire sporadiquement ou idiopathique - sans raison évidente.
Pour trouver la cause ou les causes des TSA - qui précèdent généralement toute découverte de nouveaux traitements efficaces ou des mesures préventives, laisser quelque chose ressemblant à un seul remède – les scientifiques comptent actuellement sur une boîte à outils imparfaite.
Sonder le cerveau, humain ou non
La méthode la plus simple et la plus directe de l’étude du cerveau humain est de sonder l'organe vivant directement. Pour une multitude de raisons, cependant, cette approche est pas pratique, souhaitable ou même suffisante - au moins pas avec les technologies actuelles. Parfois, les scientifiques sont en mesure d'examiner les tissus post - mortem. En fait, cette approche a produit des résultats remarquables l’année dernière sur les différences de développement dans le cerveau des enfants autistes. Mais il présente aussi son propre ensemble de défis, notamment le fait que les matériaux d'étude sont une ressource extrêmement rare. Techniques en direct d'imagerie sont en amélioration, mais ils sont encore des instruments analytiques relativement émoussées.
Plus souvent, les scientifiques se tournent vers des modèles animaux, souris généralement dont le cerveau ou les comportements ont été modifiés pour imiter les aspects de la TSA. En ce sens, ils ne diffèrent des modèles animaux utilisés pour étudier le diabète, le cancer et d'autres maladies humaines.
Mais autant que les rongeurs et les humains partagent certains points communs de base, il y a aussi des différences inhérentes à leurs origines génétiques, le système immunitaire et les circuits du cerveau. En outre, les modèles animaux ne peuvent pas représenter les différences individuelles inhérentes dans les populations humaines. Autrement dit, les souris sont des gens pas minuscules; les humains sont une espèce différente, et ces différences peuvent être importantes.
Maladie dans un plat
Beaucoup plus prometteur est le développement continu des modèles basés sur la biologie humaine, telles que les cellules pluripotentes induites souches (CISP), dérivés sans dommages causés par les patients autistes eux-mêmes. Les CSPi, transformées à partir de cellules ordinaires en neurones, représentent ce qui est familièrement connu sous le nom de «maladie dans un plat." Ils peuvent être cultivés en abondance. Ils peuvent être minutieusement étudiés pour des révélations sur les caractéristiques biochimiques ou cellulaires spécifiques qui se produisent probablement dans le développement de cerveaux fœtaux destinés à être autiste. Ils peuvent être exposés à des facteurs environnementaux nuisibles possibles et des médicaments thérapeutiques potentiels.
Mais la science n’est pas encore là. Il y a encore des limitations à surmonter, mais des progrès remarquables ont été accomplis. Par exemple, mon laboratoire à l'Université de Californie, San Diego école de médecine a utilisé CSPi provenant de patients atteints du syndrome de Rett, un type de TSA, d'examiner comment spécifiques altérations des gènes provoquent un dysfonctionnement. Plus important encore, nous avons été en mesure de sauver les neurones Rett syndrome dérivés avec des produits chimiques candidats, inverser les défauts neuronaux. Les essais cliniques sur la base de cette recherche ont été lancés aux États-Unis et d'autres pays.
Plus largement, depuis notre premier rapport, d’autres ont montré que CSPi peuvent être utilisés pour modéliser d’autres types d’autisme, comme le syndrome du X fragile, le syndrome de Timothy et même l'autisme sporadique.
Certaines formes de TSA sont assez rares. Il est difficile d'atteindre une taille d'échantillon suffisante pour faire bonne science avec ces conditions, mais pas impossible. Une ressource: la fée des dents. Des collègues ont commencé à demander aux parents d'enfants atteints de TSA à nous fournir leurs «dents de lait», à partir de laquelle nous extrayons les cellules souches de pulpe dentaire et reprogrammer les neurones. À l'heure actuelle, nous avons plus de 300 échantillons prélevés à partir d'une liste de plus de 3500 familles aux États-Unis et au Brésil.
Ces CSPi peuvent être étudiés non seulement pour ce qu'ils pourraient révéler à des niveaux moléculaires et génomiques, mais ils peuvent également être comparés au fil du temps pour les résultats cliniques de leurs anciens propriétaires.
CSPi peuvent être cultivées en trois dimensions. Ils s'organisent en sphères qui ressemblent à 9 semaines d'âge le développement du cerveau du fœtus humain. De toute évidence, ces sphères ne sont pas exactement minibrains. Certains composants sont manquants ou dans les mauvais endroits. Mais ils offrent un panorama sans précédent de développement du cerveau très tôt et comment les choses peuvent aller mal. .
Au-delà de modèles, ainsi que sur les solutions
Les progrès de l’ingénierie tissulaire, comme la possibilité de créer la peau et le cartilage dans un laboratoire, finira par conduire à la possibilité de construire des microcircuits neuronaux humains qui reproduisent certaines des interactions dynamiques qui ont lieu dans le corps. Ces microcircuits vivant seraient une sorte de vitro-in vivo modèle - un «cerveau sur une puce» qui permettrait neuroscientifiques d'observer et de manipuler des systèmes entiers, et non seulement des cellules individuelles.
Ce sont encore les premières étapes de l'exploration de ces techniques, et reste beaucoup à faire. Le cerveau ne donne pas ses secrets facilement.Mais toutes ces approches - combiné avec des fonds de recherche prioritaire pour accélérer les progrès de la biologie des systèmes, des simulations informatiques, imagerie cérébrale et génétique des populations humaines - suggèrent l'avenir de la recherche sur les TSA est lumineux. Avec ce qui vient la promesse de diagnostics améliorés, des traitements et une vie meilleure pour ceux qui souffrent d'autisme.
