Erforschung neuropsychiatrischer Symptome des Timothy-Syndroms – von Zellen zu Patienten

Sergiu Pasca, MD, Associate Professor im Bereich Psychiatrie and Verhaltenswissenschaften und Bonnie Uytengsu and Family Direktor der Stanford Brain Organogenesis

Rebecca Levy, MD PhD, Neurogenetics Fellow

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Eine kritische Herausforderung beim Verständnis der biologischen Mechanismen von neuropsychiatrischen Erkrankungen und der Suche nach geeigneten Therapeutika ist der mangelnde Zugang zu Hirnzellen von Patienten.

Um diese Problematik anzugehen, hat die Pasca Arbeitsgruppe an der Stanford University mehrere neuartige Ansätze entwickelt, um humane Nervenzellen und Gliazellen* von Patienten in 3D-Zellkulturen (bzw. Region-spezifische Organoide und Assembloide) zu generieren.

Mithilfe von Stammzellen, welche von Patienten mit Timothy-Syndrom stammen, haben Dr. Pasca und seine Arbeitsgruppe Veränderungen aufgedeckt, bezüglich wie Zellen mit Kalzium umgehen sowie Defekte bei der Erzeugung spezifischer Zelltypen im Gehirn, ihrer Morphologie und ihrer Migrationsmuster^# aufgedeckt.

Weitere Arbeit ist erforderlich, um den genauen Mechanismus aufzudecken, durch den Mutationen im CACNA1C-Gen bei Patienten mit Timothy-Syndrom zu neuropsychiatrischen Krankheiten führen. Wie tragen die unterschiedlichen Mutationen („typisch“ und „atypisch“) zu neuronaler Dysfunktion (bzw. Dysfunktion der Nervenzellen) bei? Sind die Veränderungen in den Nervenzellen reversibel? Wie korrelieren neuronale Veränderungen (bzw. Veränderungen in Nervenzellen) mit neuropsychiatrischen Erkrankungen?

Das Labor ist daran interessiert, Familien von Patienten mit Timothy-Syndrom zu rekrutieren, um mehr über die neuropsychiatrischen Symptome der Erkrankung, deren Entwicklung im Laufe der Zeit und den Zusammenhang dieser mit spezifischen Mutationen im CACNA1C-Gen zu erforschen.

* Gliazellen kommen im Nervensystem vor, sind jedoch keine Neurone (die elektrisch-aktiven Zellen des Nervensystems). Gliazellen führen eine Vielzahl von nicht-signalisierenden Funktionen durch, u.a. das Entfernen von Abfallprodukten und die Unterstützung und Ernährung der Neurone; durch diese Funktionen halten die Gliazellen eine geeignete Umgebung für die normale neuronale Funktion aufrecht.

# Während der Entwicklung wandern Neurone aus dem Bereich, in dem sie proliferieren (bzw. sich teilen, um neue Zellen zu bilden) zu ihrer endgültigen Position. Die neuronale Migration ist für die normale Entwicklung des Gehirns von entscheidender Bedeutung, da sie die Zellen in angemessene räumliche Beziehungen zueinander bringt und ihnen eine angemessene Interaktion ermöglicht.