Studiul peștelui zebră ajută genele de identificare legate de autism, schizofrenie
Cercetătorii de la Duke University Medical Center au transplantat recent un set de gene umane într-un pește zebră și apoi l-au folosit pentru a identifica gene responsabile de mărimea capului la naștere. Mărimea capului la bebelușii umani este legată de autism, precum și de alte tulburări neurologice majore, cum ar fi schizofrenia.
„În cercetarea medicală, trebuie să disecăm evenimentele din biologie, astfel încât să putem înțelege mecanismele precise care dau naștere la trăsăturile neurodezvoltării”, a declarat autorul senior Nicholas Katsanis, Ph.D., profesor de biologie a dezvoltării, pediatrie și biologie celulară.
Katsanis a spus că știe că o regiune de pe cromozomul 16 este unul dintre cei mai mari factori genetici ai autismului și schizofreniei, dar o conversație la o întâlnire medicală europeană l-a arătat către informații că schimbările din aceeași regiune au fost, de asemenea, legate de modificările dimensiunii capului unui nou-născut. .
Problema a fost dificil de soluționat, deoarece regiunea avea ștergeri mari și duplicări ale ADN-ului, care sunt cele mai frecvente mutații la om, a spus el, adăugând: „Interpretarea este dureroasă”.
Acest lucru se datorează faptului că o duplicare a ADN-ului sau ADN-ului lipsă implică de obicei mai multe gene.
„Este foarte dificil să treci de la„ aici este o regiune cu multe gene, uneori peste 50 ”la„ acestea sunt genele care conduc această patologie ”, a spus Katsanis.
Apoi a avut un moment cu bec. Zona genomului pe care cercetătorii o explorează a dat naștere unor defecte opuse în ceea ce privește creșterea celulelor creierului.
„Ne-am dat seama că supraexprimarea unei gene în cauză ar putea da un fenotip - un cap mai mic - în timp ce închiderea aceleiași gene ar putea produce cealaltă, un cap mai mare”, a spus el.
Cercetătorii au transplantat o zonă de dublare comună a cromozomului 16 uman cunoscut că conține 29 de gene în embrioni de pește zebră și apoi au activat în mod sistematic activitatea pentru a găsi care ar putea provoca un cap mic (microcefalie). Apoi au suprimat aceeași serie de gene pentru a vedea dacă vreuna dintre ele a cauzat defectul reciproc: capete mai mari (macrocefalie).
Cercetătorii știau că ștergerea regiunii care conținea aceste 29 de gene a avut loc la 1,7% dintre copiii cu autism, a spus el.
Echipa a luat câteva luni pentru a diseca o astfel de „variantă a numărului de copii” - o modificare a genomului care duce la un număr anormal de una sau mai multe secțiuni de ADN cromozomial, a raportat el.
„Acum putem trece de la o constatare genetică care este sensibilă la dozare și putem începe să punem întrebări rezonabile despre această genă, deoarece se referă la trăsăturile neurocognitive, ceea ce reprezintă un mare salt”, a spus Katsanis, explicând că neurocognitivul se referă la capacitatea de a gândi, de a se concentra, motivează, ține minte, procesează informații, învață, înțelege și vorbește.
Katsanis recunoaște că există „limitări majore în studierea comportamentului autist sau schizofrenic la peștele zebră, dar putem măsura dimensiunea capului, dimensiunea maxilarului sau anomaliile faciale”.
Gena în cauză, KCTD13, este responsabilă pentru conducerea dimensiunii capului în peștele zebră, prin reglarea creării și distrugerii de noi celule cerebrale. Această descoperire a permis echipei să se concentreze asupra genei similare la oameni.
„Această genă contribuie la cazurile de autism și probabil este asociată cu schizofrenia și, de asemenea, cu obezitatea infantilă”, a spus Katsanis.
Odată ce gena a fost descoperită, cercetătorii pot examina proteinele pe care le produce. „Odată ce ai proteina, poți începe să pui întrebări funcționale valoroase și să înveți ce face gena la animal sau la om”, a spus Katsanis.
Variantele numărului de copii, precum cele pe care această echipă le-a găsit pe cromozomul 16, sunt acum considerate a fi una dintre cele mai frecvente surse de mutații genetice. Sute, dacă nu chiar mii, de astfel de deleții și duplicări cromozomiale au fost găsite la pacienții cu o gamă largă de probleme clinice, în special tulburări neurodezvoltare, a spus cercetătorul.
Acum putem avea un instrument eficient pentru disecarea lor, care ne oferă capacitatea de a îmbunătăți atât diagnosticul, cât și înțelegerea mecanismelor bolii, a spus Katsanis.
Studiul a fost publicat online în jurnal Natură.
Sursa: Centrul Medical al Universității Duke
