In this Romanian‑language interview, host Mihail Pautov talks with Prof. Sergiu Pașca about the scientific journey that turned the rare Timothy syndrome into a prototype for understanding and treating autism. Pașca explains how the discovery of a CACNA1C calcium‑channel mutation that keeps the channel open for milliseconds sparked a focused research program. Using patient‑derived induced pluripotent stem cells (iPSCs), the team differentiated neurons, measured calcium influx with fluorescent reporters, and observed a two‑fold increase in calcium entry and prolonged channel opening in Timothy‑syndrome neurons. To capture more brain‑like circuitry they progressed from 2‑D cultures to three‑dimensional brain organoids, which revealed additional cellular and network defects. Leveraging the knowledge of the mutation’s effect on splicing, they designed a short antisense oligonucleotide (ASO) that redirects the CACNA1C transcript to use a downstream exon, effectively normalising calcium dynamics. The ASO is administered intrathecally; pre‑clinical safety studies in mice and macaques show no major adverse events, and the treatment corrects cellular phenotypes within days. Because Timothy syndrome is extremely rare (≈20‑30 diagnosed patients worldwide), the therapeutic development is a proof‑of‑concept for a broader class of autism‑related genetic variants. Pașca discusses the larger autism genetics landscape—over 200 risk genes have been identified, but it is unclear whether they converge on common molecular pathways or represent distinct subtypes. Recent work on a cohort of ~100 autistic individuals suggests shared metabolic and biochemical disruptions, hinting at the possibility of treatments that could benefit multiple genetic forms. The interview ends with a cautious optimism that, while many challenges remain, the Timothy‑syndrome model demonstrates how deep mechanistic insight can translate into targeted therapies for at least some autism subtypes.
Chapters
diagnosticul de schizofrenie sau orice diagnostic am pune de autizm am putea spune in viata reala ca l-ai putea denumi masina s-a stricat dar exista sute de cauze pentru care masina se poate strica si la fel si in creier avem o manifestare tu deja ai descoperit un mod de a trata O boală se cheamă sindromul Timothy și ai publicat despre asta în Nature în 2024. Poți să-mi zici și așa pe scurt și să ne explici pe scurt ce este de fapt acest sindrom și cum reușești să-l ții sub control acum cu tratamentul nou apărut.
Dacă ar fi să ne uităm cumva înapoi și raționamentul pentru care am decis să ne uităm la sindromul Timothy și asta e momentul în care plecam din România și mergeam la Stanford, autismul din nou este o boală foarte heterogenă și nici nu știi la ce să te aștepți. Dacă stai să te gândești. Suntem acum 20 de ani și, dintr-o dată, există posibilitatea. Știm că nu avem acces la neuronii pacienților și, dintr-o dată, există posibilitatea să avem acces. Am putea face neuroni de la un pacient cu autism. Cum știi că ai descoperit ceva diferit? Adică cum arată autismul la nivel celular? Nimeni nu știa. N-am ști. De exemplu, un cancer te poți duce pe stradă și dacă îți trepe cineva, Care sunt bazele celulare ale cancerului? Să garantez că 80% dintre oameni vor spune că celulele proliferează sau cresc necontrolat, aproape oricine știe. Dar dacă întrebi cercetători, iau 100 de cercetători care fac cercetare pe autism și întreabă-i care sunt bazele celulare ale autismului, vei obține un răspuns diferit de la fiecare. Asta pentru că nu știm.
Adică ce se întâmplă în celulele creierului care duce la autism?
Dacă tu încerci să modelezi sau să studiezi Să creezi o replică a bolii în laborator de unde știi că ai reușit, de unde știi că ai făcut modelul ca fiind un model al bolii. Nici nu aveam practic o referință, cu alte cuvinte. Și de aici a venit ideea de a ne concentra pe o boală în care am știi la ce să ne așteptăm într-o oarecare măsură. Și era momentul în care în autism se descopereau foarte multe gene. Știm de foarte mult timp, știm din anii 70, că autismul are o componentă genetică puternică. Asta știm în principal din studii pe gemeni. Știm că dacă unul dintre frați are autism, probabilitatea, mai ales dacă sunt monozigoți, probabilitatea că acelălalt frate să aibă autism este aproape 90%.
Ok. Și din asta deducem că au ceva genetic în comun, adică au aceleși gene și deci dacă unul dezvoltă boala, înseamnă că și celălalt o dezvoltă, înseamnă că e o genă sau câteva gene care sunt de călălalt.
Care nu înseamnă neapărat că este o genă transmisă de la părinți, o mutație transmisă de la părinți, poate să fie o nouă mutație. Dar știm că probabil este o bază genetică. Deci asta știam deja. Și în perioada asta, acum 20 de ani, începeam să descoperim primele gene care erau asociate sau cauzează autismul. Și una dintre primele gene a fost o genă care practic produce un canal de calciu, practic o proteina care sta in neuroni si permite ionilor de calciu sa intre in neuroni. Este o proteina foarte importanta, pentru ca practic cupleaza semnalele electrice cu semnale biochimice. Creierul functioneaza in principal prin semnale electrice, dar odata ce un neuron primeste un semnal electric, trebuie să transforme în interiorul celulei semnalul respectiv electric într-un semnal chimic să spună nucleului ce trebuie să facă.
O traducere din semnal electric într-un semnal chimic.
Și acest canal de calciu este exact canalul de calciu care face asta. Adică canalul de calciu simte o schimbare în electricitatea membranei Și atunci se deschide. Când se deschide, permite calciului să intre înăuntru în cerulă. O dată ce calciul a intrat, calciul activează o serie de enzime și de proteine și practic spune neuronului Ca un semnal a venit, un semnal electric a venit. Si la acesti pacienti cu sindromul Timothy, care din nou fusese descris doar cu cativa ani inainte, stiam ca exista o mutatie care cel mai probabil, de sigur nu stiam cu siguranta, cel mai probabil lasa canalul deschis cu foarte, foarte puțin, adică vorbim de milisecunde, îl lasă deschis mai mult odată ce senarul electric a venit.
Deci un traducător care mai inventează un pic să zicem. E un traducător care primește mesajul, dar nu-l traduce exact, mai își pune și el părerea un pic.
Problema era că n-aveai de unde să știi. Pentru că dacă vrei să studiezi asta, ai nevoie de o celulă care este electric activă. Adică un neuron sau un cardiomiocid. Nu avem cardiomiocide. Bănuiala exista, era deja prezisă de unde stă mutația în canalul respectiv.
Asta e foarte mișto în cercetare pentru că există descoperiri pe care le faci ad hoc, pur și simplu studiezi ceva și din greșală ai o descoperire, dar există și acest tip de cercetare în care tu ai o ipoteză, o descrii, dar trebuie să o testezi. Ori nu puteai să testezi pentru că nu aveai un creier viu sau un tesut viu din creier până s-au dezvoltat acești organoizi.
Exact. Și surprinzele de obicei îmi vin după. Și gândește-te, primele experimente, când am mers la Stanford, ideea era hai să luăm celule de la acești pacienți cu sindromul Timothy, care au această mutație în canalul de calciu, facem neuroni, neuronii vor avea canalul pentru că celelalte celule nu au canalul respectiv. Majoritatea, să zic, celule din FICAT nu vor avea acest canal de calciu că nu sunt electric active. le punem in laborator si le stimulam electric si in timp ce le stimulam electric o sa punem in interiorul celulelor o substanta care isi schimba culoarea odata ce concentratia calciului creste si atunci poti sa vezi in neuroni ca ceva s-a intamplat si masori cat calciu intra in
celule si compara asta si cu celule normale care nu au...
exact si aveam celule de la un control În fine, aproximativ după șase luni după ce am mers la Stanford, după zile și nopți încercând să facem aceste celule, pentru că din nou erau primii ani după ce aceste celule STEM, care se numesc celule STEM induce pluripotențial, nu pentru că sunt induce să devină pluripotente, nu sunt natural, nu sunt embrionice, Existau încă controverse dacă celulele astea și există într-adevăr, sunt reproductibile, am început să le diferențiem în neuroni și din nou, mergând înapoi la discuția pe care am avut-o la început, îmi amintesc seara în care am făcut experimentul, pentru că ăsta a fost cumva unul dintre aceste momente de reflexie. în care stăteam în fața microscopului și am injectat o soluție de potasiu care practic stimulează celulele și mă uitam pe monitor și vedeai cum crește calciu în neuroni și crește așa încet. Și la un moment dat am făcut controlul și se duce calciu și după aceea am pus primele celulele de la pacienții cu sindromul Timothy și le-am pus și dintr-o dată nu mai vezi, calciu merge până sus de două ori mai mult și după aceea stă mult mai mult. Știi, era momentul ăla în care nu-ți vine să crezi. Ala a fost unul dintre momentele mele în care îmi amintesc că am stat câteva minute că nu îmi venea să cred că e adevărat. Și bineînțeles că după aceea nu mai poți, nu? Și după aceea te duci să vezi cine este în cealaltă cameră, nu știu să zici vino, trebuie să vezi. Și după aceea mai vine încă cineva și încă cineva și bineînțeles după 15-20 de minute supraveghitorul meu de postdoctorat atunci a venit și din nou, toată lumea se uita. Era unul dintre primele defecte văzute în neuron de la pacienți care nu erau neuron de la pacienții respectiv, pentru că nu erau luate pur și simplu de un pacient. Și asta a fost începutul. Din nou, neuronii atunci erau foarte simpli. Erau câțiva neuroni, cum ar veni, într-o structură bidimensională care nici măcar nu puteam să o menținem pentru o foarte lungă perioadă de timp. Și a devenit foarte clar că dacă cu adevărat vrem să înțelegem aceste boli complexe ale creierului, va trebui să creiem și circuite. Și atunci, în următorii ani, am început la un moment dat să agregăm neuronii respectivi, adică să nu mai creștem în structuri bidimensionale, și să le creștem în aceste mingi de neuroni, care ulterior au devenit cunoscute ca organoizi. Organoizi de creier, organoizi neuronali, depinde ce nume vrei să folosești, care au fost din nou foarte util pentru că am început să înțelegem tot mai mult. Vorbim de aproape 17 ani de a studia această boală, până când am ajuns la articolul de care vorbești, care a prezentat prima soluție terapeutică pentru sindromul Timothy. Există mutația, atâta știam, am descoperit primul defect la neuroni, după ce am descoperit alte defecte, am început să înțelegem mecanismul molecular, ce face calciu respectiv când intră în cerulă, ce gene schimbă, ce se întâmplă cu neuroni, am descoperit că neuronii nu cresc suficient de bine odată, nu se mișcă suficient de bine în creier. Deci o serie de descoperiri și la un moment dat, nici măcar nu ne gândeam că am putea descoperi o soluție terapeutică în următorii ani. Dar este o chestie de genul in care acumulezi asa de multe informatii la un moment dat despre o boala si am publicat, nu stiu, o serie de articole, 6-7, pe sindromul Timothy, pe parcursoanelor si la un moment dat, la un moment dat, pur si simplu stai si te uiti si iti dai seama, a, asta trebuie sa fac. E de fapt foarte simplu. In fine, are de a face cu modalitatea in care acest canal de calciu este produs in neuroni si la un moment dat a trebuit sa facem un screening Nu este proprius un medicament, este o mică porțiune de acid ribonucleic, ca și ADN-ul sau ca ARN-ul, care practic merge și interferează cu cum acest canal este procesat în neuroni și îl calmează un pic.
Știi ce face?
De fapt, strategia e destul de interesantă pentru că aceste canale își schimbă compoziția foarte mult pe parcursul timpului și sunt mai multe porțiuni ale gene care sunt folosite. Și ce facem noi, practic, este să convingem celula, neuronul de interes, să nu mai folosească partea care are mutația din genă, ci să folosească o altă parte care este foarte echivalentă, dar care este prezentă mai târziu în viață.
Deci îi dai instrucțiunea de a citi o altă genă pentru a funcționa?
Aceeași genă, dar o altă porțiune. Pentru că o genă are mai multe porțiuni și nu sunt folosite toate în același timp.
Și dacă nu e medicament, cum se introduce? Este injectabil?
Este injectabil. Este ceea ce am numit un antisense oligonucleotide, deci o oligonucleotidă care este în potriva, în direcția opusă, cum ar veni. Și practic, din nou, se injectează intratecal la pacienți.
Intratecal adică unde?
Sunt mai multe modalități, trebuie să ajungă în creier.
Deci îl injectezi în modul aspirinării, pe lângă modul aspirinării, ca să ajungă lichidul cefalului arhidian și să spele creierul. Și câte trebuie să facem?
Încă nu știm exact, pentru că suntem cumva, avem probabil că încă 2-3 luni înainte de a începe propriul zis trialul clinic, dacă bineînțeles va fi aprobat. Tocmai am terminat ultimele studii, cum ar veni, de siguranță în animale. fiind sigur ca nu exista niste reactii adverse complet neasteptate. Ce pot sa spun e ca odata ce am descoperit aceasta secventa, ca sunt pur si simplu 20 de nucleotide, o portiune mica de acid ribonucleic, odata ce adaugi la celule si nimeni nu stie inca exact cum intra, dar intra in celule si in decurs de cateva ore deja corecteaza defectul si practic Toate defectele celulare de circuit pe care le-am descoperit în toți ăștia 15 ani dispar în decurs de o săptămână sau două. Și bineînțeles că odată ce am demonstrat eficacitatea, pentru că asta ar fi eficacitatea, vrem să demonstrăm că medicamentul este sigur și că nu există niște efecte adverse neașteptate. De aceea, din ultimul an jumate, majoritatea studiilor pe care le-am făcut au fost studii făcute în animale pentru a testa și să fim siguri că nu există efecte adverse, inclusiv la șoricei, dar și la macaci. pentru că trebuie să studiem și în animale mai mari și suntem probabil în următoarea lună sau două, vom cere cum ar veni aprobarea oficială a medicamentului și apoi va trebui să injectăm. Pacienții sunt foarte rari, n-am discutat despre asta, dar nu sunt decât 20-30 de pacienți în viață, în partea lumii care vorbește limba engleză, pentru că, din nou, pacienți având autizm, ne-am concentrat pe pacienți care pot fi testați cu același limbaș.
Acești pacienți cu sindrom Timothy au și autizm.
Da, deci pacienții...
Gena e această genă CACNA1CS?
Da, este un canal de CACNA1C.
Ce am citit și am citit asta în lucrările tale, e aceeași genă care apare și în autizm, în ADHD, în schizofrenie, în bipolaritate.
Exact. E foarte interesant. Nu știam asta acum 20 de ani. Nu era cunoscut. Singurul lucru pe care știam este această mutație care cauzează sindromul Timothy, care este foarte sever. Pacienții se nasc, inițial mureau pentru că canalul de cancer este important și pentru inima și aveau un sindrom, o aritmie, care era fatală. Acum se identifică foarte repede, au și sintactilie, deci cumva degetele sunt unite. Atunci dacă ai un copil care se naște, are degetele unite și are o aridmie, un long QT, atunci imediat diagnosticul este clar că este sintomul Timothy. Bineînțeles că sunt foarte puțini medici care le recunoaște.
Totuși e important de menționat că dacă gena asta sau atunci când ai această genă poți să ai autizm, ADHD, schizofrenie, bipolaritate, asta nu înseamnă că toți pacienții care au aceste diagnostice au această genă, corect?
Sindromul Timothy este o formă extremă, cum ar veni. Deci această mutație este foarte, foarte severă și celelalte mutații sunt fie mutații, fie variante. Adică variante pe care și noi le putem purta în anumite, în alte părți ale genei. Ceea ce ne spune, practic, este ca aceasta gena este foarte importanta pentru functionarea creierului si probabil pentru bole psihiatrice. Odata ce nu functioneaza bine, si probabil sunt multe modalitati in care nu poate functionea bine, odata ce decuplez cumva semnalele electrice si semnalele chimice in interiorul unei celule, celule probabil cauzez o serie de boli psihiatrice. Dar sindromul Timothy este o Cât de
aproape crezi că suntem în a înțelege, la fel cum s-a înțeles în acest sindrom Timothy, cât de aproape suntem sau cât de aproape ești în a înțelege cauzele autismului și poate în a găsi, poate pentru anumite subtipuri de autism, un astfel de tratament?
În momentul actual avem cel puțin 200 de gene care cauzează diferite forme ale autismului. Nu știm dacă aceste forme de autism sunt convergente sau divergente. Adică dacă fiecare formă de autism, fiecare genă cauzează o boală complet diferită sau dacă la un moment dat sunt niște părți comune ale patofiziologiei, ceea ce înseamnă că am putea avea tratamente care ar funcționa pentru mai multe forme. Săptămâna trecută, de fapt, am avut un articol care a fost publicat în Nature, exact încercând să răspundă, nu cred că încă avem răspunsul întru totul, la această întrebare a divergenței și convergenței. Adică am avut aproape o sută de pacienți, o sută de subiecti, între care mulți dintre ei erau pacienți cu diferite formele autismului, încercând să înțelegem în ce măsură sunt căi metabolice și căi biochimice comune perturbate comun în acest pacient.
Tu ce crezi? Adică dacă n-ai doatele științifice, care e feeling-ul tău? La fel cum ai avut un feeling legat de sindromul Timothy la început și asta te-a dus la cele descoperiri. Ce crezi tu acum?
Probabil că n-o să avem 200 de forme de autism. Dar probabil unele dintre ele va exista ceva convergenta. Poate vom avea 10, poate ca 20 de forme de autism.
Cu mecanisme asemanatoare care pot fi adresate, corect.
Exact. Si momentan tratamentul care il avem pentru sintomul Timothy este numai pentru sintomul Timothy. Dupa cum mentionai, acest canal de calciu este implicat in alte conditii. Nu putem exclude ca la un moment dat acest tratament ar putea avea alte aplicatii pentru alte forme.
