Để hiểu rối loạn não, hãy xem xét

Điều này diễn ra chậm. Caldwell nhớ lại: “Chúng tôi đã dành rất nhiều thời gian, có lẽ là trong vài năm đầu tiên, chỉ để nghiên cứu khái quát miễn dịch và nuôi cấy tế bào hình sao. Một thách thức là đảm bảo rằng môi trường chứa ít protein để bắt đầu — những protein đó sẽ can thiệp vào các phép đo của chúng. Các nhà khoa học cũng cần đảm bảo rằng việc nuôi cấy tế bào hình sao trong đĩa petri sẽ không làm thay đổi hành vi của chúng so với cách chúng đã hoạt động trong não.

Sau khi họ xác định rằng các tế bào được nuôi cấy hoạt động bình thường và duy trì khả năng chỉ đạo sự phát triển tế bào thần kinh, các nhà khoa học đã xem xét các protein mà chúng tạo ra và các gen mà chúng biểu hiện. Sau đó, họ so sánh chúng với các tế bào bình thường. Trên cả ba mô hình rối loạn, họ tìm thấy 88 protein và khoảng 11 gen, được điều chỉnh – có nghĩa là số lượng hoặc biểu hiện của chúng tăng lên.

Cả Caldwell và Allen đều ngạc nhiên rằng cả hai thường không đồng điệu với nhau. Mặc dù người ta có thể nghĩ rằng sự gia tăng biểu hiện của một gen sẽ tương quan với sự gia tăng protein liên quan đến nó, nhưng điều này không chính xác như vậy. Trong cả ba chứng rối loạn, không có nhiều sự trùng lặp giữa các gen được biểu hiện quá mức và các protein được sản xuất quá mức nhiều nhất. Allen nói: “Tôi nghĩ nó thực sự làm nổi bật, đặc biệt đối với các chứng rối loạn khác nhau, rằng bạn phải thực sự xem xét protein, thay vì chỉ tập trung vào biểu hiện gen.

Baldwin, người không tham gia vào nghiên cứu, đồng tình – lưu ý rằng sự thiếu chồng chéo này là một kết quả “nổi bật”. Bà nói: “Những gì trình tự sắp xếp không thể nắm bắt, mà proteomics có thể, là tất cả các quy định xảy ra khi protein được sản xuất,” cô nói. Việc giải trình tự cho bạn biết bản sao gen nào có sẵn, cô ấy nói thêm, nhưng “không nhất thiết cho bạn biết bản nào đang được biến thành protein hoặc chúng đang được biến thành protein ở tốc độ nào”.

Nhóm của Allen tập trung vào một số protein cụ thể đã tăng đột biến trên cả ba mô hình rối loạn. Một loại được gọi là Igfbp2, ức chế con đường gen cho yếu tố tăng trưởng giống insulin (IGF) —một loại hormone thường hỗ trợ sự phát triển của não. Allen cho biết: “Ý tưởng là có quá nhiều chất ức chế này được tạo ra bởi các tế bào hình sao. Vì vậy, phòng thí nghiệm đã cố gắng ngăn chặn nó. Họ cho những con chuột còn sống mắc hội chứng Rett một loại kháng thể ngăn chặn Igfbp2 và họ nhận thấy rằng các tế bào thần kinh của chúng phát triển bình thường hơn.

Một loại protein khác đã được sản xuất quá mức trong cả ba mô hình động vật được gọi là Bmp6. Nó được cho là có tác dụng điều chỉnh sự trưởng thành của tế bào hình sao. Một lần nữa, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra điều gì đã xảy ra khi họ giảm protein. Đầu tiên, họ đặt các tế bào thần kinh của chuột vào một chiếc đĩa, sau đó thêm các protein được tiết ra bởi tế bào hình sao từ những con chuột có Fragile X. Các tế bào thần kinh không thể phát triển nhiều tua thần kinh. Nhưng khi các nhà khoa học thử lại lần nữa, lần này với dịch rỉ từ các tế bào hình sao Fragile X được điều trị bằng chất ức chế Bmp6, những tua đó đã phát triển. Việc loại bỏ sản xuất protein Bmp6 dường như dẫn đến sự phát triển tế bào thần kinh bình thường hơn.

Và hóa ra, hai protein có thể được kết nối với nhau – việc tăng Bmp6 cũng có thể tạo ra Igfbp2, Allen nói, “và điều đó dẫn đến một số sự thiếu hụt này”.