Das ging langsam. „Wir verbrachten viel Zeit, wahrscheinlich in den ersten paar Jahren, eigentlich nur damit, das Immunpanning auszuarbeiten und die Astrozyten zu kultivieren“, erinnert sich Caldwell. Eine Herausforderung bestand darin sicherzustellen, dass die Medien von Anfang an nur wenige Proteine enthielten – diese hätten ihre Messungen gestört. Die Wissenschaftler mussten auch sicherstellen, dass die Kultivierung der Astrozyten in einer Petrischale ihr Verhalten gegenüber dem Verhalten im Gehirn nicht verändert.
Nachdem sie festgestellt hatten, dass sich die kultivierten Zellen normal verhielten und ihre Fähigkeit zur Lenkung der neuronalen Entwicklung beibehielten, untersuchten die Wissenschaftler die von ihnen hergestellten Proteine und die von ihnen exprimierten Gene. Dann verglichen sie diese mit normalen Zellen. In allen drei Störungsmodellen fanden sie 88 Proteine und ungefähr 11 Gene, die hochreguliert waren – was bedeutet, dass ihre Menge oder Expression zugenommen hat.
Sowohl Caldwell als auch Allen waren überrascht, dass die beiden oft nicht synchron waren. Während man denken könnte, dass eine Zunahme der Expression eines Gens mit einer Zunahme des damit verbundenen Proteins korrelieren würde, war dies nicht genau der Fall. Bei allen drei Störungen gab es kaum Überschneidungen zwischen den am stärksten überexprimierten Genen und den am stärksten überproduzierten Proteinen. „Ich denke, es unterstreicht wirklich, besonders bei verschiedenen Erkrankungen, dass man sich wirklich mit Proteinen befassen muss“, sagt Allen, anstatt sich nur auf die Genexpression zu konzentrieren.
Baldwin, der nicht an der Studie beteiligt war, stimmt dem zu und stellt fest, dass dieser Mangel an Überschneidungen ein „auffälliges“ Ergebnis ist. „Was die Sequenzierung nicht erfassen kann, was die Proteomik kann, ist die gesamte Regulierung, die auftritt, wenn das Protein produziert wird“, sagt sie. Die Sequenzierung sagt Ihnen, welche Gen-Transkripte verfügbar sind, fügt sie hinzu, aber „sagt Ihnen nicht unbedingt, welche in Protein umgewandelt werden oder mit welcher Geschwindigkeit sie in Protein umgewandelt werden.“
Allens Team konzentrierte sich auf ein paar bestimmte Proteine, die in allen drei Störungsmodellen sprunghaft auftraten. Eines heißt Igfbp2, das den Genweg für den Insulin-ähnlichen Wachstumsfaktor (IGF) hemmt – ein Hormon, das normalerweise die Gehirnentwicklung unterstützt. „Die Idee war, dass zu viel von diesem Inhibitor von den Astrozyten produziert wird“, sagt Allen. Also versuchte das Labor, es zu unterdrücken. Sie gaben lebenden Mäusen mit Rett-Syndrom einen Antikörper, der Igfbp2 blockierte, und stellten fest, dass ihre Neuronen normaler wuchsen.
Ein weiteres Protein, das in allen drei Tiermodellen überproduziert wurde, heißt Bmp6. Es wird angenommen, dass es die Astrozytenreifung reguliert. Wieder testete das Team, was passierte, als es das Protein abstellte. Zuerst platzierten sie Mausneuronen in einer Schale und fügten dann die Proteine hinzu, die von Astrozyten von Mäusen mit Fragile X abgesondert wurden. Die Neuronen waren nicht in der Lage, viele Neuritenranken zu züchten. Aber als die Wissenschaftler es erneut versuchten, diesmal mit dem Schlamm von Fragile-X-Astrozyten, die mit einem Bmp6-Inhibitor behandelt wurden, wuchsen diese Ranken. Das Ausschalten der Produktion des Bmp6-Proteins schien zu einer normaleren Neuronenentwicklung zu führen.
Und wie sich herausstellt, könnten die beiden Proteine miteinander verbunden sein – das Auftauchen von Bmp6 kann auch zu einem Auftauchen von Igfbp2 führen, sagt Allen, „und das führt zu einigen dieser Defizite.“