Polcmegőrzés: A Kutatók évszázados Agyszövetet Koppintanak A Mentális Betegségre Utaló Jelekért

A DNS kivonása az 1890-es évekből származó, zselésített boncolt agyak múzeumi gyűjteményéből új kutatást nyújthat a kutatók számára a mentális zavarok vizsgálatában.

Az Indianapolisban, az Indianai Orvostörténeti Múzeumban tárolt vérengző dobozok, éterinhalátorok, kenguru-ínvarratok és egyéb műtárgyak között száz kopott konzervdoboz található, tele dingy sárga folyadékkal és emberi agy darabjaival.

Az 1960-as évek végéig a múzeum a Közép-Indianai Kórház elmebeteg kórháza volt. Az üvegek agydarabjait az 1896 és 1938 közötti beteg boncolások során gyűjtötték össze. Az üvegek nagy része 2010 nyaráig ült egy polcon, amikor az Indianai Egyetem Orvostudományi Karának patológusa, George Sandusky elkezdte lepattintani a fedeleket.

Csalódott a mentális betegségben szenvedők halál utáni agyadományozásának hiányában, Sandusky, aki a múzeum igazgatótanácsában van, megragadta az alkalmat, hogy ebben az elhanyagolt gyűjteményben olyan géneket keressen, amelyek hozzájárulnak a mentális zavarokhoz.

Sandusky nincs egyedül. Számos kutatócsoport keresi a régi, gyakran elfeledett szöveti archívumokban elrejtett genetikai és egyéb információk bányászatát - ezek egy része megtalálható az Egyesült Államokban, Európában sok más mellett. Számos technikai akadály akadályozza az utat, de ha ezek leküzdhetők, a levéltár számos előnyt kínálna. Azon szövetek ellátása mellett, amelyek nehezen beszerezhetők a boncolások hanyatlásakor, a szüreti agyat nem zavarják a modern pszichiátriai gyógyszerek, és gyakran részletes klinikai jegyzetekkel párosítják, amelyek segítenek a kutatóknak pontosabb utólagos diagnózis felállításában.

"Valószínűleg szép számmal vannak ilyen gyűjtemények országszerte, amelyek állami kórházakból nőttek ki" - mondja John Allman, a kaliforniai Műszaki Intézet biológia professzora. "Kihasználatlan erőforrás. Ha gondosan megterveznék és ésszerűen finanszíroznák, meglehetősen értékes dologgá válhat."

Celloidin oldat

Az Egyesült Államokban ma körülbelül egy tucat létesítmény fogadja el a halál utáni agyadományokat skizofréniában szenvedőktől; együttesen mintegy 700 agyuk van Joel Kleinman, az Országos Mentális Egészségügyi Intézet (NIMH) neuropatológiai részlegének vezetője szerint. Intézetének gyűjteménye az egyik legnagyobb, 232 agya van. De ezekhez a modern mintákhoz való hozzáférés nem mindenki számára könnyű, mondja. "Ezek az intézmények nagy költséggel gyűjtötték össze őket, és nem csak fel akarják adni őket."

Néhány kutató ehelyett sokkal régebbi agygyűjteményeket alkalmazott, különösen anatómiai tanulmányok elvégzésére, például a fehér és szürke anyag relatív méretének mérésére vagy az idegsejtek számlálására. Az Országos Egészségügyi és Orvostudományi Múzeum, Silver Spring, Md., Rendelkezik egy ilyen régi agyak gyűjteményével: évezredek óta tartó emberi agyminták, amelyek közül sok eredetileg a washingtoni pszichiátriai intézményből, a Szent Erzsébet Kórházból származott.

Sok mintát celloidinban tartósítottak, amely kemény, gumiszerű és nagyon gyúlékony cellulóz. "A celloidinnal végzett munka előnye, hogy a szövetek összezsugorodása nagyon minimális, és a [szövetek és sejtek] szerkezetét nagyon tisztán láthatja a mikroszkóp alatt" - mondja Archie Fobbs, a múzeum neuroanatómiai gyűjteményének vezetője.

De a celloidinnal borított minták genetikai elemzéshez való felhasználása sokkal bonyolultabb, ahogy Sandusky csapata megtudta.

Gyűjteményük mintegy 1 400 boncolás agy-, szív-, máj- és lépszöveteit tartalmazza, amelyek közül 95-et "dementia praecox" -nak, a skizofréniához hasonló elavult diagnózisnak jelölnek. Halála után a legtöbb beteg testét az egész épületben elhelyezett beépített fém jégládákba helyezték át, majd 24 órán belül boncolták.

A celloidinban rögzített minták közül sok folyékony tartósítószerben is lebeg, amely valószínűleg formaldehid vagy alkohol. Ha az ember egy kocsonyás darabot kanalazna ki egy tégelyből, és a falnak dobná, akkor valószínűleg úgy ugrálna, mint egy gumilabda - mondja Sandusky.

2010 nyarán csapata többféle vegyi anyaggal próbálta lebontani a tartósítószert, de eredménytelenül. Csalódottan várakozásra helyezték a vizsgálatot, és a mintákat a hátsó égőre tették, vagy inkább lehűtötték őket egy –180 Celsius fokos folyékony nitrogén tartályban.

De kilenc hónappal később, 2011 nyarán a kutatók úgy döntöttek, hogy újabb szúrást végeznek az elemzésen. Amikor megszerezték a mintákat, a celloidin apró gyöngyökre bomlott. Néhány kémiai mosás után azonban a kutatók sikeresen kivonták a DNS-t a szövetekből.

Sandusky nem tudja pontosan, miért működött a módszer, és még nem értékelték szakértők. De azt mondja, hogy a DNS kiváló minőségű: "Teljesen, teljesen megdöbbentem."

Ha független csoportok igazolják, Sandusky technikája hasznos lenne, mert számos régi példányt, az agyaktól a daganatokon át az állatokig, celloidinban tartanak fenn, állítja Mary Herman, a NIMH neuropatológusa, aki 1962 óta vizsgálja az agyakat. a kutatók parafinviaszra váltottak, mert a celloidin gyúlékonysága kissé veszélyesvé teszi a munkát.

A celloidinnal burkolt agyak hasznossága "attól függ, hogy mennyire gondozták és tartósították őket. Némi karbantartásra van szükség" - mondja Herman. A formaldehid például baktériumokkal szennyeződhet. "A régi celloidin mintákban a DNS minősége gondos értékelést igényel."

Diagnosztikai dilemma

Az elv bizonyítékaként Sandusky először megvizsgálja a DNS-t egy maroknyi genetikai hiba miatt, amelyeket a kutatók a vérvizsgálatok során már összefüggésbe hoztak a skizofréniával. Eddig a mentális betegség genetikai tetteseinek felkutatása nem volt meggyőző és kiábrándító, ami arra késztette a kutatókat, hogy minél több adatot gyűjtsenek össze, ami egyik oka annak, hogy a régi figyelmen kívül hagyott agyi gyűjtemények annyira értékesek. Azt is tervezi, hogy megkeresi az RNS-t, amely a gének bekapcsolásakor keletkezik. Míg a DNS-elemzés feltárja az ember genomjába beírt genetikai mutációkat, az RNS-elemzés feltárja, hogy mely gének vannak aktívan túl- vagy nem expresszálva az általános populációhoz képest.

Több más szakértő ugyanakkor szkeptikus abban, hogy Sandusky képes lesz-e kivonni az RNS-t; a törékeny molekula gyorsabban lebomlik, mint a DNS. "Ha a DNS olyan, mint egy szikla, az RNS olyan, mint egy borospohár" - mondja Carlo Colantuoni, a baltimore-i Lieber Institute for Brain Development kutatója.

A DNS önmagában érdekes lehet. A kutatók megtudják, hogy az egyén DNS-je nem mindig azonos a vérsejtekben és az agysejtekben. Például néha nagy genomiális deléciók és duplikációk, úgynevezett másolatszám-variációk vagy CNV-k termelődnek bizonyos szövetekben a fogantatás után. Francine Benes, a Harvard Brain Tissue Resource Center igazgatója elmondja, hogy érdekes agy-régióbeli különbségeket talált a 20 éves paraffinviaszban konzervált skizofrén agyak agyi régióiban. Ezek a különbségek tükrözhetik az atipikus agyfejlődést, amely hozzájárulhat a skizofrénia kialakulásához.

Egyrészt a régi klinikai diagnózisok nem állnak összhangban a modernekkel, ami több szakértő szerint megnehezítheti a régi és az új agy adatait. Másrészt az évszázados klinikai feljegyzések gyakran sokkal leíróbbak, mint a modernek. Az 1900-as évek elején a betegeket gyakran csak intézetekbe zárták, és sokkal szorosabban követték nyomon, mint manapság, így a pszichiáterek lehetőséget kaptak intim részletek rögzítésére. "Például egy feljegyzés egy női beteget ír le, aki pár hét leforgása alatt az összes szálat seprűben ette meg" - mondja Sandusky.

"Néhány régi eset minőségi szempontból nagyon jó" - mondja Manuel Graeber, a Sydney-i Egyetem agydaganat-kutatásának elnöke. 1997-ben az első leírt Alzheimer-kórban szenvedő páciens 91 éves agyszövetét a Müncheni Egyetem egyik alagsorában találta el. Csapata megerősítette a betegség árulkodó plakkjait és gubancait, és DNS-teszteket végzett a szöveten. "Ezek aprólékos tudósok voltak. Ez inspiráló."

Amikor 1896-ban megnyílt az indiánai menedékház patológiai épülete, az Indianapolis Sentinel újság bejelentést tett. Ebben egy helyi orvos leírta a labor célját: "világosabb betekintést nyerhessen az elme betegségeibe, amelynek az esetek jóval nagyobb százalékának gyógyulását kell eredményeznie, mint ez most lehetséges". Ez a cél legalább tökéletesen megmaradt.