Leczenie lęku, depresji i innych zaburzeń może zależeć od działania ciała migdałowatego – części mózgu kontrolującej silne reakcje emocjonalne, zwłaszcza strach. Brakowało jednak głębokiego zrozumienia tej struktury. Teraz naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis zidentyfikowali nowe skupiska komórek o różnych wzorach ekspresji genów w ciele migdałowatym ludzi i naczelnych. Wyniki tych prac mogą pomóc w opracowaniu bardziej ukierunkowanych metod leczenia zaburzeń takich jak stany lękowe, które dotykają dziesiątki milionów ludzi.
Praca ukazała się 30 października w czasopiśmie Amerykański Dziennik Psychiatrii.
„Ciało migdałowate odgrywa kluczową rolę w przetwarzaniu emocji w mózgu i wiadomo, że przyczynia się do powstawania strachu i niepokoju” – powiedział Drew Fox, profesor nadzwyczajny na Wydziale Psychologii Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis i główny autor artykułu.
Z tego powodu od dawna interesuje się, czy różnice w wielkości lub strukturze ciała migdałowatego są powiązane z zaburzeniami takimi jak lęk i depresja. Jednak coraz wyraźniej widać, że ogólny rozmiar i struktura ciała migdałowatego nie jest dobrym prognostykiem problemów emocjonalnych w życiu, twierdzi Fox.
Niedawno badania na gryzoniach wykazały, że każdy podobszar ciała migdałowatego zawiera wiele różnych typów komórek o odrębnych, a czasem przeciwstawnych funkcjach.
„To sugeruje, że zaburzenia wynikają ze zmian w określonych typach komórek, pełniących odmienne role” – stwierdził Fox. Jednakże identyfikacja takich typów komórek u ludzi i innych naczelnych jest trudna, przez co krajobraz komórkowy ciała migdałowatego naczelnych pozostaje w dużej mierze niezbadany.
Aby wypełnić tę krytyczną lukę w wiedzy, doktorant Shawn Kamboj nawiązał współpracę pomiędzy grupą badawczą Fox a laboratorium profesor Cynthii Schumann w Szkole Medycznej Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis, aby zidentyfikować typy komórek w podregionach ciała migdałowatego naczelnych ludzkich i innych zwierząt, w oparciu o geny, które wyrażają. Mogłoby to przyspieszyć badania podstawowe, ułatwiając przekładanie wyników na gryzonie, naczelne inne niż ludzie i ludzi, a także otworzyć nowe cele leczenia.
Sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek
Naukowcy pobrali próbki z mózgów ludzi i makaków rezusów, rozdzielili poszczególne komórki i zsekwencjonowali ich RNA. Pokazuje to, które geny są aktywne (ulegają ekspresji) w konkretnej komórce i umożliwia badaczom posortowanie ich na grupy na podstawie ekspresji genów.
„Możemy grupować komórki na podstawie ich ekspresji genów, identyfikować typy komórek i ich pochodzenie rozwojowe” – powiedział Fox.
Naukowcy poszukiwali określonych typów komórek, które wykazują ekspresję genów odpowiedzialnych za stany lękowe i inne zaburzenia u ludzi. Fox twierdzi, że strategia ta może pomóc w zidentyfikowaniu typów komórek, które najprawdopodobniej powodują psychopatologię.
Na przykład zidentyfikowali konkretną grupę komórek, w których zachodzi ekspresja genu o nazwie FOXP2. Nowe badanie pokazuje, że u ludzi i makaków FOXP2 ulega ekspresji w komórkach na brzegach ciała migdałowatego, zwanych komórkami interkalowanymi. Co ekscytujące, naukowcy wykazali, że u gryzoni ta niewielka grupa komórek wykazujących ekspresję FOXP2 pełni rolę „strażników”, kontrolujących przepływ sygnałów do ciała migdałowatego i z niego. Łącznie dane te sugerują, że komórki interkalowane stanowią potencjalnie potężną drogę do opracowania terapii.
Badacze byli także w stanie zidentyfikować zarówno podobieństwa, jak i różnice między typami komórek w ciele migdałowatym człowieka i naczelnych. Jest to ważne dla zrozumienia, w jaki sposób odkrycia na zwierzęcych modelach zaburzeń, takich jak lęk i autyzm, odnoszą się do ludzi.
Takie podejście może pomóc w identyfikacji typów komórek jako potencjalnych celów leków. Na przykład komórki wykazujące ekspresję FOXP2 mają tendencję do ekspresji zarówno genów związanych z lękiem, jak i receptora, na który mogą działać leki, zwanego receptorem neuropeptydu FF 2 (NPFFR2). Wynik ten może pomóc w opracowaniu nowych strategii leczenia, sugerując leki aktywujące szlak NPFFR2 jako potencjalny cel leczenia w odniesieniu do zaburzeń związanych z lękiem.
Lęk to skomplikowane zaburzenie, które może objawiać się na wiele różnych sposobów. Dzięki lepszemu zrozumieniu typów zaangażowanych komórek być może uda się zidentyfikować i ukierunkować „punkty wąskich gardeł”, które wpływają na dużą liczbę osób doświadczających skrajnego i wyniszczającego lęku, powiedział Fox.
„Mówiąc prościej, jeśli opracowujemy lek działający na ciało migdałowate, chcemy wiedzieć, na jaki typ komórek celujemy” – powiedział.
Dodatkowymi autorami artykułu są: Erin Carlson, Kari Hanson i Bradley Ander, UC Davis MIND Institute; Julie Fudge z Uniwersytetu w Rochester; Melissa Bauman, Kalifornijskie Narodowe Centrum Badań nad Naczelnymi; Karla Murraya ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis. Prace były wspierane przez Kalifornijskie Narodowe Centrum Badań nad Naczelnymi oraz granty z NIH i Fundacji Simonsa.