شدت اوتیسم ریشه در رشد مغز جنینی دارد

به گزارش مجله خبری نگار، یک مطالعه جدید، عامل مهمی را در پسِ پیامد‌های متفاوت مشاهده شده در کودکان مبتلا به اوتیسم شناسایی کرده است. محققان دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، دریافته‌اند که تفاوت‌ها در رشد بیولوژیکی مغز در طول هفته‌ها و ماه‌های اول رشد جنین، نقش مهمی در شدت علائم اوتیسم در مراحل بعدی زندگی ایفا می‌کند.

این کشف که در مجله مولکولی اوتیسم منتشر شده است، بینش‌های جدیدی در مورد اینکه چرا برخی از کودکان مبتلا به اوتیسم دچار مشکلات شدید مادام‌العمر می‌شوند در حالی که برخی دیگر علائم خفیف‌تری دارند که به مرور زمان برطرف می‌شود، ارائه می‌دهد.

تیم تحقیقاتی به دنبال حل یک راز دیرینه بود: چرا علائم اختلال طیف اوتیسم (ASD) در بین کودکان بسیار متفاوت است؟ برخی از کودکان مبتلا به اوتیسم مشکلات قابل توجهی در مهارت‌های اجتماعی، زبانی و شناختی دارند و ممکن است غیرکلامی باشند، در حالی که برخی دیگر با افزایش سن بهبود قابل توجهی نشان می‌دهند.

درک ریشه‌های بیولوژیکی این تفاوت‌ها برای توسعه درمان‌ها و مداخلات مؤثرتر و فردی‌تر برای اوتیسم ضروری است. تحقیقات قبلی نشان داده است که اوتیسم ریشه در دوران بارداری دارد، اما هنوز هیچ مطالعه‌ای رشد اولیه مغز را با شدت علائم اوتیسم مرتبط نکرده است.

برای این مطالعه، دانشمندان از رویکرد جدیدی شامل سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) استفاده کردند. این سلول‌های بنیادی که می‌توانند برای تبدیل شدن به هر نوع سلول انسانی دوباره برنامه‌ریزی شوند، از نمونه‌های خون ۱۰ کودک مبتلا به اوتیسم و شش کودک نوروتیپیک به عنوان گروه کنترل به دست آمدند. سپس از iPSC‌ها برای ایجاد ارگانوئید‌های قشر مغز (BCOs) استفاده شد که مدل‌های سه‌بعدی هستند که قشر مغز را در طول رشد اولیه جنینی تقلید می‌کنند. این "مینی‌مغزها" به محققان اجازه دادند تا رشد را در یک محیط کنترل‌شده مطالعه کنند.

این روش به محققان اجازه داد تا رشد مغز را همانطور که ممکن است در هفته‌ها و ماه‌های اول جنین‌زایی رخ دهد، مشاهده و اندازه‌گیری کنند. یک یافته قابل توجه این بود که BCO‌های به دست آمده از نوزادان مبتلا به ASD به طور قابل توجهی بزرگتر - حدود ۴۰ ٪ بزرگتر - از نوزادان نوروتیپیک بودند.

یکی از مهمترین یافته‌های این مطالعه، همبستگی بین اندازه BCO و شدت علائم اوتیسم مشاهده شده در کودکان بود. کودکانی که شدیدترین نوع اوتیسم، به نام اوتیسم عمیق، را داشتند، بزرگترین BCO‌ها را نشان دادند.

از سوی دیگر، در کودکانی که علائم خفیف‌تر اوتیسم داشتند، BCO‌ها فقط به طور متوسط افزایش یافته بودند. این ارتباط نشان می‌دهد که میزان رشد بیش از حد مغز در طول رشد جنینی ممکن است پیش‌بینی‌کننده شدت علائم اوتیسم در مراحل بعدی زندگی باشد.

اریک کورچسن از دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، محقق ارشد و مدیر مشترک مرکز تعالی اوتیسم، گفت: «ما دریافتیم که هر چه BCO جنینی بزرگتر باشد، علائم اجتماعی بعدی کودک مبتلا به اوتیسم شدیدتر خواهد بود.» «کودکان مبتلا به اوتیسم عمیق، که شدیدترین نوع اوتیسم است، بیشترین رشد بیش از حد BCO را در طول رشد جنینی داشتند. کودکانی که علائم اجتماعی خفیف اوتیسم داشتند، فقط رشد بیش از حد خفیفی داشتند.»

این مطالعه همچنین شامل تصویربرداری مغز برای درک بیشتر تفاوت‌های رشد مغز بین کودکان مبتلا به اختلال طیف اوتیسم (ASD) و کودکان نوروتیپیک بود. تصویربرداری بر روی زیرمجموعه‌ای از کودکان با استفاده از تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) انجام شد. این تکنیک تصویربرداری پیشرفته به محققان اجازه داد تا تصاویر ساختاری دقیقی از مغز، با تمرکز بر نواحی حیاتی برای رشد اجتماعی و زبانی، به دست آورند.

اسکن‌های MRI تفاوت‌های قابل توجهی را در ساختار مغز بین کودکان مبتلا به ASD و گروه کنترل نوروتیپیک نشان داد. کودکان مبتلا به ASD، به ویژه کودکان مبتلا به اوتیسم عمیق، رشد بیش از حد قابل توجهی را در چندین ناحیه مغز نشان دادند. به عنوان مثال، قشر حسی اولیه، که در پردازش اطلاعات شنیداری، دیداری و لمسی نقش دارد، در کودکان مبتلا به اوتیسم عمیق در مقایسه با گروه کنترل به طور قابل توجهی بزرگتر بود. این رشد بیش از حد در قشر مرتبط با عملکرد‌های اجتماعی و زبانی نیز مشهود بود.

علاوه بر رشد بیش از حد، داده‌های تصویربرداری نواحی خاصی از مغز را نشان داد که رشد در آنها متوقف شده بود. به طور خاص، قشر بینایی در کودکان مبتلا به اوتیسم عمیق کوچکتر از کودکان نوروتیپیک بود. این کاهش اندازه ممکن است در مشکلات توجه حسی و اجتماعی که معمولاً در کودکان مبتلا به ASD شدید مشاهده می‌شود، نقش داشته باشد.

نتایج تصویربرداری با نتایج به‌دست‌آمده در ارگانوئید‌های قشر مغز (BCOs) مشتق‌شده از iPSC سازگار است. همبستگی بین اندازه BCO و ناهنجاری‌های ساختاری مشاهده‌شده در اسکن‌های مغزی، شواهد قانع‌کننده‌ای را ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد رشد بیش از حد مشاهده‌شده در طول رشد جنینی تا اوایل کودکی ادامه دارد. علاوه بر این، داده‌های تصویربرداری از مشاهدات رفتاری پشتیبانی می‌کنند و اندازه بزرگتر مغز و رشد بیش از حد را با علائم اجتماعی و شناختی شدیدتر مرتبط می‌دانند.

آلیسون موتری، مدیر مرکز تحقیقات جامع سلول‌های بنیادی فضایی در موسسه سلول‌های بنیادی سنفورد و نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: «این ایده که «هرچه مغز بزرگتر باشد، بهتر است» همیشه درست نیست.»

تجزیه و تحلیل بیشتر، مکانیسم بالقوه‌ای را که زیربنای این رشد بیش از حد است، آشکار کرد. محققان دریافتند که پروتئین و آنزیم NDEL۱، که نقش کلیدی در تنظیم رشد مغز ایفا می‌کند، در BCO‌های کودکان مبتلا به ASD کاهش یافته است. به طور خاص، سطوح پایین‌تر بیان NDEL۱ با اندازه‌های بزرگتر BCO مرتبط بود. این یافته نشان می‌دهد که اختلال در NDEL۱ ممکن است یک عامل کلیدی در رشد غیرطبیعی مغز مشاهده شده در ارگانوئید‌های مشتق از ASD باشد.

موتری گفت: «کشف اینکه NDEL۱ به درستی کار نمی‌کند، یک کشف کلیدی بود.»

با وجود ایده‌های نوآورانه، این مطالعه محدودیت‌هایی دارد. حجم نمونه نسبتاً کوچک بود، تنها شامل ۱۰ کودک مبتلا به ASD و شش کودک سالم (گروه کنترل). برای تأیید این یافته‌ها و بررسی طیف کامل شدت ASD، مطالعات بزرگ‌تری مورد نیاز است. همچنین تحقیقات بیشتری برای درک مکانیسم‌های دقیقی که NDEL۱ و سایر عوامل بر رشد مغز در ASD تأثیر می‌گذارند، مورد نیاز است.

این تیم تحقیقاتی قصد دارد به مطالعه‌ی مبانی ژنتیکی و مولکولی رشد بیش از حد مغز در اوتیسم ادامه دهد. با شناسایی علل دقیق، آنها امیدوارند مداخلاتی را توسعه دهند که بتواند ناهنجاری‌های رشدی مشاهده شده در کودکان مبتلا به اوتیسم شدید را کاهش دهد.