W Stanach Zjednoczonych zespół Downa (trisomia chromosomu 21) dotyka mniej więcej 1 na 640 dzieci urodzonych każdego roku. Jest spowodowany błędem w podziale komórek podczas rozwoju, co może prowadzić do opóźnień rozwojowych, nadpobudliwości, skrócenia życia i zwiększonego ryzyka wystąpienia problemów zdrowotnych, takich jak wady serca, problemy z tarczycą, ze słuchem i wzrokiem.

Naukowcy z Salk Institute (USA) pod kierownictwem dr Nicoli J. Allen chcieli lepiej zrozumieć przyczyny zespołu Downa, dlatego poszukiwali zmienionych białek komórkowych w mózgach myszy laboratoryjnych, które posłużyły do modelowania tego schorzenia.

Szczególne zainteresowanie badaczy wzbudziła plejotrofina, która występuje w bardzo wysokich stężeniach w krytycznych momentach rozwoju mózgu i odgrywa istotną rolę w tworzeniu połączeń mózgowych zwanych synapsami oraz w rozwoju wypustek nerwowych zwanych aksonami i dendrytami. W zespole Downa poziom tego białka w mózgu jest zmniejszony.

Aby podnieść poziom plejotrofiny tam, gdzie była potrzebna, naukowcy posłużyli się zmodyfikowanymi wirusami (wektorami wirusowymi). Z wirusów usunięto elementy chorobotwórcze i zastąpiono je plejotrofiną, którą wirus następnie dostarczał bezpośrednio do komórek mózgu.

Jak się okazało, podanie plejotrofiny do komórek mózgowych, zwanych astrocytami, przyniosło istotne korzyści, w tym zwiększenie liczby synaps w części mózgu zwanej hipokampem. Zwiększyła się również „plastyczność” mózgu, czyli zdolność do tworzenia lub modyfikowania połączeń niezbędnych do uczenia się i zapamiętywania.

To, że podawanie plejotrofiny poprawiało funkcjonowanie mózgu u dorosłych myszy długo po pełnym uformowaniu się mózgu sugeruje, że podejście to może oferować znaczące korzyści w porównaniu z wcześniejszymi próbami leczenia zespołu Downa, które wymagałyby niezwykle precyzyjnej i krótkiej interwencji w czasie ciąży.

Zdaniem dr Nicoli Allen uzyskane wyniki sugerują, że można wykorzystać astrocyty jako wektory do dostarczania do mózgu cząsteczek indukujących plastyczność, a w przyszłości być może na przebudowę wadliwych połączeń i poprawę wydajności mózgu.

Naukowcy nie uważają, że plejotrofina jest jedyną przyczyną problemów z obwodami mózgowymi w zespole Downa. Potrzebne są dalsze badania, ale obecne odkrycie jest ważne.

„To badanie dowodzi, że możemy celować w astrocyty, rodzaj komórek w mózgu wyspecjalizowanych w wydzielaniu cząsteczek modulujących synapsy, aby przebudować obwody mózgowe w wieku dorosłym” – powiedziała dr Ashley N. Brandebura z University of Virginia School of Medicine.

„Koncepcja, że astrocyty mogą dostarczać cząsteczki indukujące plastyczność mózgu, ma implikacje dla wielu zaburzeń neurologicznych, w tym innych zaburzeń neurorozwojowych, takich jak zespół łamliwego chromosomu X, a być może nawet dla chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera” – wskazała Brandebura. „Jeśli uda nam się dowiedzieć, jak »przeprogramować« zaburzone astrocyty, aby dostarczały cząsteczki synaptogenne, możemy mieć bardzo korzystny wpływ na wiele różnych stanów chorobowych” - dodała.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ agt/