Zebrafish embernek, az autizmus genetikájának nyomon követése
Amint előfordul, a zebrafish-t régóta tanulmányozzák az agy fejlődésének modelljeként molekuláris, genetikai és idegtudományi szempontból. Egy új tanulmányban a kutatók egy körülbelül két tucat génből álló csoport felkutatására vállalkoztak, amelyekről ismert, hogy hiányoznak vagy duplikálódnak az autista betegek körülbelül 1 százalékánál.
Bár a gének legtöbb funkciója ismeretlen volt, a kutatók felfedezték, hogy szinte mindegyikük agyi rendellenességeket produkált, amikor azokat törölték a zebrafish embriókból.
Az eredményeknek segíteniük kell a kutatókat a gének pontos meghatározásában az emlősökön folytatott további vizsgálatokhoz - mondta Dr. Hazel Sive, a biológia professzora és az MIT Tudományegyetemének dékánja.
Úgy gondolják, hogy az autizmus különféle genetikai hibákból származik; ez a kutatás a tettes gének azonosítására és az őket célzó kezelések kifejlesztésére irányuló széles körű erőfeszítés része.
"Valójában ez a cél - egy olyan állatból átjutni, amely molekuláris utakat oszt meg, de nem kap autista magatartást, olyan emberekké, akik ugyanazokkal az utakkal rendelkeznek és valóban mutatják ezeket a viselkedéseket" - mondta Sive.
Sive és kollégái a folyóirat online kiadásában megjelent tanulmányában ismertették eredményeiket Betegségmodellek és mechanizmusok.
Sive emlékeztet arra, hogy néhány kollégája kuncogott, amikor először javasolta az emberi agyi rendellenességek tanulmányozását a halakban, de ez valójában logikus kiindulópont - mondta.
Az agyi rendellenességeket nehéz tanulmányozni, mert a tünetek többsége viselkedési magatartás, és az ilyen viselkedés mögött meghúzódó biológiai mechanizmusok nincsenek jól megértve - mondta.
"Úgy gondoltuk, hogy mivel valóban keveset tudunk, jó kiindulópont lehet azoknak a géneknek a kiindulása, amelyek kockázatot jelentenek az emberekben a mentális egészségi rendellenességekre, és ezeket a különféle géneket olyan rendszerben tanulmányozzuk, ahol könnyen tanulmányozhatók." - mondta Sive.
Ezek a gének általában ugyanazok a fajok között - az evolúció során konzerválódtak, a halaktól az egereken át az emberekig - bár némileg eltérő eredményeket tudnak szabályozni az egyes fajokban.
A tanulmányban Sive és munkatársai a 16p11.2 néven ismert genetikai régióra koncentráltak.
A „mag” 16p11.2 régió 25 gént tartalmaz. Ebben a régióban mind a deléciók, mind a duplikációk az autizmussal társultak, de nem volt világos, hogy a gének melyikük okozhatja a betegség tüneteit.
"Abban az időben néhányukról sejtettek, de nagyon kevesen" - mondta Sive.
Sive és csapata azzal kezdte, hogy azonosította a zebrafish géneket, amelyek analógak a régióban található emberi génekkel. (A zebrafish-ban ezek a gének nem egyetlen genetikai darabban csoportosulnak, hanem sok kromoszómán vannak szétszórva.)
A kutatók egy-egy gént tanulmányoztak, mindegyiket rövid nukleinsavszálakkal elnémítva, amelyek egy adott gént céloznak meg, és megakadályozzák annak fehérje termelődését.
A gének 21 esetében a némítás rendellenes fejlődéshez vezetett. A legtöbb agyi deficitet produkált, beleértve az agy vagy a szem nem megfelelő fejlődését, az agy elvékonyodását vagy az agykamrák, az üregek felfúvódását, amelyek cerebrospinális folyadékot tartalmaznak.
A kutatók rendellenességeket találtak az axonok bekötésében, a hosszú idegi vetületekben, amelyek üzeneteket továbbítanak más idegsejtekre, valamint a halak egyszerű viselkedésében. Az eredmények azt mutatják, hogy a 16p11.2 gének nagyon fontosak az agy fejlődése során, segítenek megmagyarázni a régió és az agy rendellenességei közötti kapcsolatot.
Ezenkívül a kutatók helyre tudták állítani a normális fejlődést azáltal, hogy a halakat az elfojtott gének emberi megfelelőivel kezelték.
„Ez lehetővé teszi arra a következtetésre jutást, hogy amit halban tanul, megfelel annak, amit az a gén az embereknél művel. Az emberi gén és a hal gén nagyon hasonló ”- mondta Sive.
Annak kiderítésére, hogy ezek közül melyik gén lehet erős hatással az autizmusra vagy más rendellenességekre, a kutatók arra törekedtek, hogy azonosítsák azokat a géneket, amelyek abnormális fejlődést produkálnak, ha aktivitásuk 50% -kal csökken, ami akkor történne meg, akinek hiányzik a gén.
A kutatók két ilyen gént azonosítottak a 16p11.2 régióban. Az egyik, az úgynevezett kif22, egy olyan fehérjét kódol, amely részt vesz a kromoszómák szétválásában a sejtosztódás során; egy másik, az aldoláz, részt vesz a glikolízisben - a cukor lebontásának folyamatában, hogy energiát termeljen a sejt számára.
Bár a zebrafish-t már régóta tanulmányozták az agy fejlődésének modelljeként, az új MIT-kutatás új dimenzióval egészíti ki hasznosságukat - mondta Dr. Su Guo, a San Francisco-i Kaliforniai Egyetem gyógyszerészeti tudományok docense.
"Ez nagyon szép munka, amely megmutatja a zebrafish fontosságát az emberi mentális rendellenességekkel - jelen esetben az autizmussal - kapcsolatos betegségmechanizmusok feltárásában" - mondta Guo, aki nem vett részt ebben a tanulmányban.
Forrás: MIT
