Forscher haben ein neues System namens CRISPR-human organoids-single-cell ribonucleic acid (RNA) sequencing (CHOOSE) entwickelt, um Entwicklungshirndefekte im Zusammenhang mit Autismus-Spektrum-Störungen (ASD) zu identifizieren. Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Nature, konzentriert sich auf das Verständnis der genetischen Ursachen von ASD sowie auf die Komplexität der Hirnentwicklung, die zu verzögerten Diagnosen beiträgt.
Das CHOOSE-System kombiniert zelluläre Transkriptom-Analyse mit Clustern regelmäßig angeordneter kurzer palindromischer Wiederholungen (CRISPR) und Einzelzell-RNA-Sequenzierung, um dysfunktionale Merkmale von ASD-Hochrisiko-Genen zu identifizieren. Die Forscher verwendeten ein mosaike Hirnorganoid-Modell, um nach Loss-of-Function-Mutationen in 36 Genen zu suchen, die mit ASD assoziiert sind.
Die Studie ergab, dass Mutationen in der BRG1/BRM-assoziierten Faktor (BAF)-Komponente des ARID1B-Gens den Übergang von Vorläuferzellen zu Interneuron-Vorläuferzelltypen und Oligodendrozyten beeinflussen. Diese Erkenntnis wurde in patienteninduzierten und pluripotenten Stammzell-abgeleiteten Hirnorganoiden validiert.
Weitere Gene, darunter KMT2C, LEO1, ADNP und WAC, wiesen ebenfalls Anreicherungs- und Minderungsphänotypen in einzeln gestörten Organoiden auf. Das CHOOSE-System ermöglichte die Identifizierung spezifischer Zelltypen und biologischer Prozesse, die von ASD-Gendisruptionen betroffen waren, einschließlich Zellbindung, Zelldifferenzierung, Wachstum des Vorderhirns und Axogenese.
Die Studie enthüllte auch die Beteiligung von Transkriptionsfaktoren wie OLIG1 und EOMES an regulatorischen Netzwerken, die mit der Zellschicksalsspezifikation im Zusammenhang stehen. Darüber hinaus wurde ein separater Entwicklungsweg von ventralen Vorläuferzellen zu frühzeitigen Oligodendrozytenvorläuferzellen (OPCs) entdeckt.
Insgesamt liefert die Studie mit Hilfe des Einzelzell-Organoid-Screenings Einblicke in die Entwicklungsmängel, die mit Autismus verbunden sind. Die Ergebnisse betonen die Bedeutung des Verständnisses der Auswirkungen von ASD auf Organoiden und die Rolle spezifischer Gene bei der Bestimmung des Zellschicksals.
Quelle:
– Nature
