Przez wiele lat naukowcy nie mogli zrozumieć mechanizmu zespołu Williamsa (lub Williamsa-Burena), rzadkiej choroby genetycznej, która dotyka średnio jednego na dziesięć tysięcy noworodków. Amerykańscy lekarze zbliżyli się do rozwiązania choroby, tworząc jej model komórkowy. Neurony w zespole charakteryzują się zwiększoną liczbą dendrytów i niską żywotnością. Artykuł został opublikowany w czasopiśmie Nature.
Osoby z zespołem Williamsa na różnych etapach życia. Figa. z artykułu N Engl J Med 2010; 362: 239-52. ze strony internetowej Williams Syndrome Association.
Osoby z zespołem Williamsa (WS lub WBS w literaturze anglojęzycznej) mają charakterystyczny wygląd, który przypomina ludowego elfa z niskim czołem, szerokimi brwiami, guzikowym nosem, dużymi ustami i rzadkimi długimi zębami. Dlatego nazywany jest również „twarzą elfa”.
Również osoby cierpiące na tę chorobę mają spowolniony rozwój umysłowy przy zachowaniu pewnych zdolności intelektualnych, ponadto wyróżniają się wyjątkowo wysoką towarzyskością, życzliwością, łatwowiernością i dobrą naturą.
Zespół opisał w 1961 roku nowozelandzki kardiolog John Cyprian Phipps Williams, znany z tego, że w 1969 roku całkowicie porzucił karierę, zerwał wszelkie więzi i zniknął, pojawiając się od czasu do czasu w Europie - najnowsze informacje o tej niesamowitej osobie pochodzą z 2000 roku. Nie wiadomo, czy Williams, urodzony w 1922 roku, nadal żyje.
Wcześniejsze badania wykazały, że zespół Williamsa jest związany z delecją określonego regionu z długiego ramienia siódmego chromosomu. Brakujący fragment ma około 3 miliony par zasad i wpływa na 26 genów.
Film promocyjny:
Jednak z godnym uwagi wyjątkiem genu elastyny, którego utrata objawia się nieprawidłowym tworzeniem ścian naczyń, funkcje tych genów pozostają w dużej mierze nieznane. W konsekwencji mechanizm powstawania choroby nie jest jasny, co nie pozwala na stworzenie jakichkolwiek skutecznych metod leczenia.
Zespół lekarzy z University of California w San Diego, kierowany przez Alysson Muotri, wybrał pięcioro dzieci z zespołem Williamsa w wieku od 8 do 14 lat, potwierdził ich chorobę za pomocą analizy genetycznej i pobrał próbki komórek somatycznych z tkanki utraconych wcześniej zębów.
Komórki miazgi zębów, w tym neurony, powstają z pojedynczej linii komórek macierzystych. Korzystając z białkowych czynników sygnałowych Yamanaki, autorzy pracy „przywrócili” dorosłe, zróżnicowane komórki wyizolowane z miazgi do tak wczesnego stanu. A potem rozpoczęli proces przekształcania się w neurony i badali cechy tych komórek.
Okazało się, że „neurony syndromu” różnią się anatomicznie i fizjologicznie od normalnych. W szczególności spowolniły wzrost i podział oraz zwiększyły apoptozę. Neurony tworzą więcej dendrytów niż zwykle, a dendryty mają z kolei więcej kolców. Zatem tkanka utworzona przez te komórki charakteryzuje się niezwykłą łącznością między komórkami i wieloma synapsami.
Ponadto naukowcy wykazali, że zwiększona aktywność apoptozy może być związana z jednym z genów, które uległy delecji, FZD9, którego produkt białkowy bierze udział w regulacji podziału komórek. Potwierdziły to eksperymenty z zaburzeniem funkcji FZD9 w podobnej linii komórek prekursorowych neuronów uzyskanych z komórek miazgi osób zdrowych.
„Nowy model wykorzystujący indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste wypełnia istniejącą lukę w zrozumieniu biologii komórkowej zespołu Williamsa”, podsumowują autorzy, „i może przynieść nowy wgląd w mechanizmy molekularne leżące u podstaw choroby i funkcjonowania ludzkiego mózgu społecznego”.