Vad neurovetare nu vet om autism

Följande producerades i samarbete med Lieber Institute for Brain Development vars uppdrag är att översätta genetiska insikter till nästa generations behandlingar.

Det finns en anledning till att de flesta av oss inte minns att vi växte upp med så många autistiska barn som det finns nu: Många fler barn diagnostiseras med autismspektrumstörning idag än någonsin tidigare. Enligt Centers for Disease Control och förebyggande, drabbar autism nu 1 av 59 barn, jämfört med 1 av 88 barn 2008 och 1 av 150 barn 2000.

En del av denna häpnadsväckande ökning beror på ökad medvetenhet om sjukdomen och mer exakta diagnoser. Oavsett om det finns andra faktorer som spelar in - som miljöexponeringar eller det faktum att föräldrar är det att få barn senare i livet, vilket forskning visar ökar oddsen för autism - är fortfarande en fråga om debatt.

"Det finns ingen autism."

Vad som fortfarande är mycket skummare än prevalensen är den grundläggande biologiska orsaken till denna störning. Det beror delvis på att autism faktiskt är en konstellation av neurologiska tillstånd, som var och en hindrar kommunikation, sociala färdigheter, motoriska färdigheter och beteende. "Det finns ingen autism", säger Dr Daniel Weinberger, chef och VD för Lieber Institute for Brain Development vid Johns Hopkins University. "Termen används för att beskriva många olika störningar i tidig barndom som har flera egenskaper och manifestationer, den viktigaste vara problem med att utveckla sociala kontakter.” Barn börjar vanligtvis visa tecken som småbarn, och majoriteten diagnostiseras runt ålder fyra.

Den genetiska planen

De flesta former av autism verkar ha sina rötter i genetik - eller, mer specifikt, ärvda varianter av en eller flera gener. "I de flesta fall är det troligtvis orsakat av kombinationer av många, många gener som påverkar hjärnans utveckling," säger Weinberger. "Men, gener vet ingenting om social interaktion eller ångest eller yttre beteende. De är bara ansvariga för två saker: fasta egenskaper, som höjd och hårfärg, och beteendet hos celler." DNA: t i varje cell är som en fabriksförman, förklarar han och beordrar hela tiden den cellen hur man ska göra fungera.

Så med andra ord, när ett barn ärver en genvariation, påverkar den genen bara funktionen hos en cell. Hur påverkar då detta hur ett autistiskt barn tänker, agerar och relaterar till andra? Detta förklaras genom att förstå att var och en inte agerar isolerat. Som en del av hela genetiken eller "genomet" hos en person interagerar de med varandra.

"Efter ritningen av deras genom pratar celler med och bygger relationer med varandra när ett barn utvecklas", säger Weinberger. "De bildar nätverk med andra celler och växer upp till olika strukturer i hjärnan som hippocampus och thalamus. Medan celler bearbetar molekylär information, bearbetar nätverken de tillhör kognitiv, social och emotionell information."

Natur mot natur

Miljöfaktorer som att ha stödjande föräldrar, äta en näringsrik kost och gå i en fantastisk skola har faktiskt mindre inflytande på autistiska barns beteende än du kanske tror. Enligt Weinberger finns det ingen vetenskap som visar att en hälsosam miljö kommer att åsidosätta effekterna av en genetisk mutation. Men trots bristen på vetenskapliga bevis tror han att allt mänskligt beteende kan modifieras till en viss grad. "Men gränserna, gränserna runt vilka föräldrar kan göra skillnad, är väldigt begränsade," säger Weinberger.

"De första fem åren är en kritisk period för att skapa förmågan att förhandla fram de mer komplicerade livets tider på vägen."

Vad som är väldigt tydligt är dock att barn som utsätts för svår stress under sina första fem år tenderar att ha fler sociala, mentala och fysiska stressorer senare i livet. "Narkotikabeteende, diabetes, kroppsvikt, högt blodtryck - sannolikheten för alla dessa saker ökar hos personer som har upplevt extrem barndomsstress", säger Weinberger. "Som Freud sa till oss är de första fem åren en kritisk period för att skapa förmågan att förhandla fram de mer komplicerade livets tider på vägen."

Vad detta betyder för ett barn med autism är att medan en kärleksfull mamma och pappa, mat på bordet, och en strukturerad familjeliv kanske inte åsidosätter biologi, dessa faktorer kan potentiellt sänka oddsen för att utveckla vissa hälsoproblem som vuxna.

Pitt-Hopkins-behandlingen

Eftersom autismspektrumstörningen är så bred, Lieber Institute for Brain Development hoppas kunna göra framsteg för att hjälpa drabbade barn genom att först fokusera på en mycket distinkt typ av autism: Pitt-Hopkins syndrom. Även om det bara förekommer hos några tusen barn i USA, har detta sällsynta syndrom stor potential att låsa upp hemligheter för att förstå andra typer av autism. "Pitt-Hopkins är bara en liten del av kakan, men vi valde att studera den eftersom vi vet exakt vad orsakar det, medan vi i andra former av autism fortfarande bestämmer de bakomliggande genetiska orsakerna." säger Weinberger. Detta syndrom orsakas av en enda genetisk mutation som förhindrar TCF4-genen från att göra ett protein som är viktigt för cellfunktionen. Som ett resultat fungerar de celler som är beroende av det proteinet onormalt.

"Eftersom det är en mycket diskret mutation som finns på en gen, kan vi bygga modeller i labbet av Pitt-Hopkins symptom som återspeglar den exakta orsaken," säger Weinberger. Dessa modeller tillåter forskare från Lieber Institute att undersöka exakt hur den genetiska mutationen spelar ut i hjärnans utveckling för att se om de kan mildra en del av skadan.

"Vi vill ta reda på vad som går fel och försöka rätta till det", säger Weinberger. "Många tror att man kan korrigera genen, men det är väldigt svårt och riskabelt att göra. Vi tog en annan strategi: om vi antar att du inte kan förändra genomet, låt oss försöka normalisera hjärnans beteende från vad genomet gör med det."

Med hjälp av dessa modeller upptäckte Lieber-forskare att när dessa celler stimulerades verkade de väldigt onormalt. "Beteendet störs eftersom cellerna inte skjuter ordentligt", förklarar Weinberger. Hans team spårade problemet till en förändring i ett visst protein som utgör en natriumjonkanal på cellens membran. Denna kanal fungerar som en grind som tillåter salt att röra sig in och ut ur celler. De tror att denna muterade jonkanal är delvis ansvarig för beteendeförändringar hos barn med Pitt-Hopkins.

Med denna kunskap letade teamet efter ett läkemedel som kunde blockera förändringen i jonkanalen för att se om celler påverkas. "Vi fann att genom att rikta in jonkanalen med ett läkemedel - vi återställer funktionen hos cellerna", säger Weinberger. "Vi är förmodligen ett år från att se läkemedlet testas på människor, men detta kommer att vara den första potentiella behandlingen för autism baserad på att förstå en specifik cellulär mekanism som leder till Pitt Hopkins syndrom, en sällsynt form av autism."

Weinberger insisterar på att detta läkemedel inte kommer att bota Pitt-Hopkins syndrom eftersom mutationen sannolikt påverkar mer än bara jonkanalen. Han tror dock att barn som tar drogen kommer att ha det bättre, eftersom nervcellerna i deras hjärna kommer att fungera mer normalt.

Även om Lieber-institutets arbete fokuserar på denna form av autism, signalerar det hopp inte bara för barn med Pitt-Hopkins och deras familjer. En bättre förståelse för denna typ av autism banar väg för liknande framsteg för andra typer av autismspektrumstörningar på vägen.