Amerikanska forskare har lyckats ta bort en genmutation som producerar en utvecklingshämmande form av autism, Pitt-Hopkins syndrom.
Genom att omvandla hudceller från Pitt-Hopkins-patienter till stamceller och därifrån till hjärnceller hittade forskarna genen bakom sjukdomen enligt en rapport i Nature.
Nästa steg är att testa om behandlingen även fungerar på fullt utvecklade hjärnor hos levande människor.
Dominogen stör hjärnans utveckling
Pitt-Hopkins syndrom är en medfödd neuropsykiatisk funktionsnedsättning inom autismspektrumet. Personer med syndromet har funktionsnedsättningar i olika grad, och vanligtvis tar det lång tid för barn med diagnosen att lära sig tala och gå.
Sedan millennieskiftet har forskare misstänkt att en gen som heter Transcription Factor 4 - eller TCF4 - ligger bakom syndromet.
Genen spelar en avgörande roll i utvecklingen av hjärnan eftersom den talar om för andra gener om de ska aktiveras eller inte.
Om det finns en defekt i TCF4 kan det ha en dominoeffekt på utvecklingen av hjärnan, eftersom andra gener får felaktiga meddelanden, vilket leder till att hjärnan inte utvecklas normalt.
Det är just detta sammanhang som forskarna bakom den nya rapporten gav sig på att undersöka.
Först isolerade de hudceller från patienter med Pitt-Hopkins syndrom. De manipulerade sedan cellerna till att bli stamceller, som de senare utvecklade till hjärnceller.
Till slut hade forskarna en miniversion av den mänskliga hjärnan som påminner om den både i struktur och funktion - så kallade 'tredimensionella hjärnorganoider'.
Mutation gav små och ofärdiga hjärnor
Skillnaden mellan de muterade minihjärnorna och de normala var tydlig.
"Även utan mikroskop kunde man se vilka hjärnorganoider som hade mutationen", säger Alysson R. Muotri, huvudforskaren bakom studien.
Till höger är "minihjärnan" hos en person med Pitt-Hopkins syndrom. Den är både mindre i storlek och inte lika utvecklad som de friska hjärncellerna i den "normala minihjärnan" till vänster.
Under mikroskopet visade det sig att de TCF4-muterade hjärnkopiorna var betydligt mindre och att deras nervcentra – de så kallade neuronerna – på flera ställen inte alls var färdigutvecklade.
Neuronerna är en speciell typ av celler i hjärnan med många nerver som är avgörande för hjärnans förmåga att skicka runt meddelanden.
Forskarna tror att Pitt-Hopkins-patienters nedsatta intelligens och motoriska färdigheter beror på de ofärdiga neuronerna.
Ytterligare experiment visade att mutationen på TCF4-genen producerade för lite av två ämnen som instruerar neuronerna att växa och ta sin rättmätiga plats i hjärnan.
Genterapi ger hopp om botemedel
Forskarna testade två olika sätt att bota TCF4-mutationen.
En behandling var genetisk och förändrade själva TCF4-genen, varpå den inte gjorde den olämpliga mutationen.
I den andra behandlingen använde forskarna ett enzymhämmande ämne som får stamceller att växa bättre.
Båda behandlingarna var framgångsrika och minihjärnorna utvecklades betydligt bättre efter experimenten.
Forskare ska nu undersöka om det är säkert att använda samma behandlingar på levande mänskliga celler.