Zebrafish to Man, Tracking the Genetics of Autism
Așa cum se întâmplă, peștele zebră a fost mult timp studiat ca model pentru dezvoltarea creierului din perspectivă moleculară, genetică și neurologică. Într-un nou studiu, cercetătorii și-au propus să exploreze un grup de aproximativ două duzini de gene despre care se știe că lipsesc sau sunt duplicate la aproximativ 1% dintre pacienții cu autism.
Deși majoritatea funcțiilor genelor erau necunoscute, cercetătorii au descoperit că aproape toate au produs anomalii ale creierului atunci când au fost șterse în embrioni de pește zebră.
Descoperirile ar trebui să îi ajute pe cercetători să identifice genele pentru studii ulterioare la mamifere, a spus dr. Hazel Sive, profesor de biologie și decan asociat al Școlii de Științe a MIT.
Se crede că autismul provine dintr-o varietate de defecte genetice; aceasta cercetare face parte dintr-un efort amplu de identificare a genelor vinovate si de a dezvolta tratamente care sa le vizeze.
„Acesta este cu adevărat obiectivul - de a trece de la un animal care împărtășește căi moleculare, dar nu obține comportamente autiste, la oameni care au aceleași căi și care arată aceste comportamente”, a spus Sive.
Sive și colegii ei și-au descris concluziile într-o lucrare recentă în ediția online a revistei Modele și mecanisme de boală.
Sive își amintește că unii dintre colegii ei au chicotit când a propus pentru prima oară studierea tulburărilor creierului uman la pești, dar este de fapt un punct de plecare logic, a spus ea.
Tulburările cerebrale sunt dificil de studiat, deoarece majoritatea simptomelor sunt comportamentale, iar mecanismele biologice din spatele acestor comportamente nu sunt bine înțelese, a spus ea.
„Am crezut că, întrucât știm atât de puțin, că un loc bun pentru a începe ar fi cu genele care conferă riscului la oameni diferitelor tulburări de sănătate mintală și să studiem aceste diferite gene într-un sistem în care pot fi studiate cu ușurință”, Spuse Sive.
Aceste gene tind să fie aceleași între specii - conservate pe parcursul evoluției, de la pești la șoareci și la oameni - deși pot controla rezultate oarecum diferite la fiecare specie.
În cadrul studiului, Sive și colegii ei s-au concentrat pe o regiune genetică cunoscută sub numele de 16p11.2.
Regiunea „nucleului” 16p11.2 include 25 de gene. Atât ștergerile, cât și duplicările din această regiune au fost asociate cu autismul, dar nu era clar care dintre gene ar putea produce de fapt simptome ale bolii.
„La acea vreme, a existat o idee despre unele dintre ele, dar foarte puține”, a spus Sive.
Sive și echipa ei au început prin identificarea genelor de pește zebră analog cu genele umane găsite în această regiune. (La peștele zebră, aceste gene nu sunt grupate într-o singură bucată genetică, ci sunt împrăștiate pe mai mulți cromozomi.)
Cercetătorii au studiat câte o genă la un moment dat, reducând la tăcere fiecare cu fire scurte de acizi nucleici care vizează o anumită genă și împiedică producerea proteinelor sale.
Pentru 21 dintre gene, mutarea a dus la dezvoltarea anormală. Majoritatea au produs deficite cerebrale, inclusiv dezvoltarea necorespunzătoare a creierului sau a ochilor, subțierea creierului sau inflația ventriculilor creierului, cavități care conțin lichid cefalorahidian.
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, anomalii în cablarea axonilor, proiecțiile neuronale lungi care transmit mesaje către alți neuroni și în comportamentele simple ale peștilor. Rezultatele arată că genele 16p11.2 sunt foarte importante în timpul dezvoltării creierului, ajutând la explicarea legăturii dintre această regiune și tulburările cerebrale.
Mai mult, cercetătorii au reușit să restabilească dezvoltarea normală prin tratarea peștilor cu echivalenții umani ai genelor care fuseseră reprimate.
„Asta vă permite să deduceți că ceea ce învățați la pești corespunde cu ceea ce face acea genă la oameni. Gena umană și gena peștilor sunt foarte asemănătoare ”, a spus Sive.
Pentru a afla care dintre aceste gene ar putea avea un efect puternic în autism sau alte tulburări, cercetătorii și-au propus să identifice gene care produc o dezvoltare anormală atunci când activitatea lor este redusă cu 50%, ceea ce s-ar întâmpla la cineva căruia îi lipsește o copie a gena.
Cercetătorii au identificat două astfel de gene în regiunea 16p11.2. Unul, numit kif22, codifică o proteină implicată în separarea cromozomilor în timpul diviziunii celulare; alta, aldolaza a, este implicată în glicoliză - procesul de descompunere a zahărului pentru a genera energie pentru celulă.
Deși peștele zebră a fost mult timp studiat ca model de dezvoltare a creierului, noua cercetare MIT adaugă o nouă dimensiune utilității lor, a spus dr. Su Guo, profesor asociat de științe farmaceutice la Universitatea din California la San Francisco.
„Aceasta este o lucrare foarte frumoasă care arată importanța peștilor zebră în dezvăluirea mecanismelor bolii legate de tulburările mentale umane - în acest caz, autismul”, a spus Guo, care nu a fost implicat în acest studiu.
Sursa: MIT
