Autismus-assoziiertes Protein legt den Grundstein für ein gesundes Gehirn

Autismus-assoziiertes Protein legt den Grundstein für ein gesundes Gehirn

Salk-Wissenschaftler entdecken Signalweg in einem äußerst verdächtigen Krankheitsgen, das auch mit Schizophrenie und bipolaren Erkrankungen in Zusammenhang steht

LA JOLLA – Laut einer am 14. Januar 2016 in veröffentlichten Studie des Salk Institute trägt ein mit psychischen Störungen in Zusammenhang stehendes Gen dazu bei, den Grundstein für eine entscheidende Gehirnstruktur während der pränatalen Entwicklung zu legen Cell Reports.

Die Ergebnisse offenbaren neue mechanistische Einblicke in das als MDGA1 bekannte Gen, die zu einem besseren Verständnis neuronaler Entwicklungsstörungen bei Menschen führen könnten, sagt Carlos Perez-Garcia, Hauptautor der Studie und wissenschaftlicher Mitarbeiter im Labor von Professor Dennis O'Leary, Inhaber des Vincent J. Coates Lehrstuhls für Molekulare Neurobiologie.

Es dauert oft Jahre, bis sich Anzeichen von Autismus, Schizophrenie und bipolarer Störung manifestieren. Die Untersuchung verdächtiger Krankheitsgene im Gehirn in jungen Jahren könnte sich bei der Entwicklung neuer Behandlungen oder Interventionen als wertvoll erweisen.

Vor mehr als einem Jahrzehnt entdeckte O'Learys Gruppe MDGA1, das für ein Protein kodiert, das die Neuronenmigration im sich entwickelnden Gehirn beeinflusst. MDGA1 bedeckt die Außenflächen von Neuronen und kommt besonders häufig in der Großhirnrinde vor, einem sechsschichtigen Bereich des Gehirns, der für die Verarbeitung von Informationen der fünf Sinne und die Koordinierung von Bewegungen sowie für Selbstwahrnehmung und Vorausplanung benötigt wird.

Während das Labor die Rolle von MDGA1 bei der Gehirnentwicklung untersuchte, veröffentlichten andere Forschungsgruppen große bevölkerungsbasierte Studien, die das Gen mit Autismus, Schizophrenie und bipolarer Störung in Verbindung brachten. „Die menschlichen Daten haben unserer Arbeit eine völlig neue Bedeutung verliehen“, sagt Perez-Garcia. „Es ermöglichte uns, unsere Erkenntnisse im Kontext menschlicher Krankheiten zu betrachten.“

Das Team beschloss, die Rolle des Proteins in der frühen Gehirnentwicklung zu untersuchen, wenn der Grundstein für einen richtigen sechsschichtigen Kortex gelegt wird. Als Perez-Garcia das Gen bei Mäusen etwas mehr als in der Mitte der Schwangerschaft deaktivierte, wanderten zu seiner Überraschung die Neuronenvorläufer in der Großhirnrinde an die falschen Stellen im Gehirn. Diese Zellen sterben ab, bevor sie zu Neuronen werden können, und insgesamt verliert die Großhirnrinde ohne MDGA1 etwa die Hälfte ihrer Neuronen.

Diese neuen Ergebnisse legen nahe, dass Mutationen in MDGA1 während der Entwicklung des Kortex (während der ersten Hälfte der Schwangerschaft beim Menschen) Schneeballeffekte hervorrufen könnten, die zur Entwicklung von Hirnstörungen führen könnten. Die starke Erschöpfung der Neuronen im Kortex beeinträchtigt stark seine Fähigkeit, mit anderen Gehirnbereichen zu kommunizieren, sagt Perez-Garcia.

Weitere Experimente der Gruppe zeigten, was passiert, wenn MDGA1 mutiert ist: Es verhindert, dass Neuronenvorläufer aneinander haften, was für die Teilung dieser Zellen und die Bildung von Neuronen von entscheidender Bedeutung ist.

Das Labor plant, die Rolle von MDGA1 früher in der Entwicklung und auch im Erwachsenenalter weiter zu untersuchen und das Verhalten von Mäusen zu bewerten, denen das Gen fehlt.

Die Forschung wurde unterstützt von der National Institutes of Health.