Übermäßiges Gehirnwachstum im Mutterleib steht in Zusammenhang mit der Schwere des Autismus

Manche Kinder mit Autismus haben lebenslang schwerwiegende Schwierigkeiten wie Entwicklungsverzögerungen, soziale Probleme und sogar die Unfähigkeit zu sprechen. Andere haben mildere Symptome, die sich mit der Zeit bessern.

Dieser Unterschied in den Ergebnissen hat Wissenschaftler lange Zeit vor ein Rätsel gestellt. Eine neue Studie von Forschern der University of California, San Diego, die in der Fachzeitschrift „Molecular Autism“ veröffentlicht wurde, bringt nun Licht ins Dunkel. Eine ihrer Erkenntnisse: Die biologische Grundlage für diese beiden Autismus-Subtypen entwickelt sich bereits im Mutterleib.

Die Forscher verwendeten Stammzellen aus dem Blut von zehn Kleinkindern im Alter von einem bis vier Jahren mit idiopathischem Autismus (für den keine monogene Ursache identifiziert wurde), um Hirnkortikal-Organoide (BCOs) – Modelle der fetalen Großhirnrinde – zu erzeugen. Sie erstellten außerdem BCOs von sechs neurotypischen Kleinkindern.

Die Großhirnrinde, oft auch graue Substanz genannt, kleidet die äußere Oberfläche des Gehirns aus. Sie enthält zig Milliarden Nervenzellen und ist für wichtige Funktionen wie Bewusstsein, Denken, logisches Denken, Lernen, Gedächtnis, Emotionen und Sinnesfunktionen verantwortlich.

Die Forscher stellten unter anderem fest, dass die BCOs von Kindern mit Autismus signifikant größer waren – um etwa 40 % – als die von neurotypischen Kontrollpersonen. Dies wurde durch zwei Studienrunden in verschiedenen Jahren (2021 und 2022) bestätigt. In jeder Runde wurden von jedem Patienten Hunderte von Organoiden erstellt.

Die Forscher fanden außerdem heraus, dass das abnormale Wachstum des BCO bei Kleinkindern mit Autismus mit der Ausprägung ihrer Störung korrelierte. Je größer das BCO eines Kleinkindes war, desto ausgeprägter waren später seine sozialen und sprachlichen Symptome und desto größer war seine Gehirnstruktur im MRT. Kleinkinder mit ungewöhnlich großen BCOs zeigten im Vergleich zu ihren neurotypischen Altersgenossen überdurchschnittlich große Volumina in sozialen, sprachlichen und sensorischen Hirnarealen.

„Größer ist nicht immer besser, wenn es um das Gehirn geht“, sagte Dr. Alisson Mutrey, Direktor des Sanford Stem Cell Institute (SSCI) an der Universität. „Wir haben festgestellt, dass Gehirn-Organoide von Kindern mit schwerem Autismus mehr Zellen und manchmal auch mehr Neuronen haben, und das ist nicht immer gut.“

Darüber hinaus wuchsen die BCOs aller Kinder mit Autismus, unabhängig vom Schweregrad, etwa dreimal schneller als die neurotypischer Kinder. Einige der größten Gehirnorganoide – diejenigen mit den schwersten, hartnäckigsten Fällen von Autismus – zeigten ebenfalls eine beschleunigte Neuronenproduktion. Je schwerer der Autismus eines Kindes, desto schneller wuchsen seine BCOs – manchmal bis zur Bildung einer übermäßigen Anzahl von Neuronen.

Eric Courchesne, Professor an der neurologischen Fakultät der Medizinischen Fakultät und gemeinsam mit Mutry Leiter der Studie, bezeichnete die Forschung als „einzigartig“. Der Abgleich von Daten autistischer Kinder – einschließlich ihres IQ, der Symptomschwere und der MRT-Ergebnisse – mit den entsprechenden BCOs oder ähnlichen Stammzellmodellen sei aussagekräftig, bemerkte er. Überraschenderweise wurden solche Studien jedoch vor ihrer Arbeit noch nicht durchgeführt.

„Die Hauptsymptome von Autismus sind sozial-emotionale und kommunikative Probleme“, sagte Courchesne, der auch Co-Direktor des UC San Diego Center of Excellence in Autism ist. „Wir müssen die zugrunde liegenden neurobiologischen Ursachen dieser Probleme verstehen und wissen, wann sie beginnen, sich zu entwickeln. Wir sind die ersten, die Stammzellenforschung im Bereich Autismus betreiben, um diese spezifische und zentrale Frage zu beantworten.“