Izuchenie roli gena CNTN6 v rannikh etapakh neyrogeneza cheloveka na modeli tserebral'nykh organoidov

Abstract

Full Text

Хромосомные болезни занимают одно из главных мест в структуре наследственной патологии человека. Они обусловлены как числовыми, так и структурными нарушениями хромосом и зачастую приводят к летальным эффектам. Те мутации, которые оказываются совместимыми с постнатальным развитием, ведут к хромосомным заболеваниям, проявляющимся в виде тяжелых нарушений физического и интеллектуального развития. За последние несколько лет были описаны сразу несколько пациентов с нарушениями умственного развития и различными мутациями в гене CNTN6 (Kashevarova et al., 2014; Mercati et al., 2016; Schumann et al., 2016; Tassano et al., 2018; Repnikova et al., 2019). Однако до сих пор роль гена CNTN6 в нейрогенезе человека не установлена. Недоступность прямого получения материала для исследования головного мозга человека потребовала создания новых экспериментальных подходов. Одним из самых выдающихся достижений последних лет является разработка технологии церебральных органоидов (ЦО) из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), позволяющая реконструировать in vitro трехмерную организацию некоторых отделов эмбрионального головного мозга (Lancaster et al., 2013). Данный подход мы решили прим.ть для исследования роли гена CNTN6 посредством сравнения нейрогенеза в ЦО, полученных из ИПСК здоровых доноров и пациентов-носителей делеции гена CNTN6. На модели трехмерных ЦО было установлено, что у здорового человека CNTN6 экспрессируется не только в нейронах глубоких слоев кортекса, как это было ранее показано на мышиной модели (Ye et al., 2008), но и в Pax6-позитивных клетках вентрикулярной/суб-вентрикулярной зоны. Эти данные свидетельствуют о вовлеченности CNTN6 в регуляцию самых ранних этапов нейрогенеза человека. Более того, было установлено, что церебральные органоиды, полученные из линий гомозиготных ИПСК по мутации (CNTN6-/-), имели значительные морфологические отличия от таковых, полученных из ИПСК от здоровых доноров. Общие размеры гомозиготных мутантных церебральных органоидов к 20-му дню уменьшены относительно ЦО от здоровых доноров и гетерозиготных носителей мутации. Кроме того, при анализе внутреннего строения ЦО на этой же стадии, было установлено, что количество петлеобразных структур, представляющих собой аналоги желудочков головного мозга с прилежащими вентрикулярной и субвентрикулярной областями, резко отличается в исследуемых генотипах. Таким образом, совокупность полученных данных указывает на новую функцию гена CNTN6 в раннем не-нйрогенезе человека.