A Zebrafish tanulmány segít az autizmushoz, a skizofréniahoz kapcsolódó ID géneknek

A Duke Egyetem Orvosi Központjának kutatói nemrég egy emberi génkészletet ültettek át egy zebrafish-ba, majd a születéskor a fejméretért felelős gének azonosítására használták fel őket. Az emberi csecsemők fejmérete összefügg az autizmussal, valamint más főbb neurológiai rendellenességekkel, például a skizofrénia.

"Az orvosi kutatás során fel kell boncolnunk a biológia eseményeit, hogy megértsük azokat a pontos mechanizmusokat, amelyek neurodevelopmentális vonásokat eredményeznek" - mondta Nicholas Katsanis, Ph.D. vezető szerző, a fejlesztésbiológia, a gyermekgyógyászat és a sejtbiológia professzora.

Katsanis elmondta, hogy tudta, hogy a 16-os kromoszómán lévő régió az egyik legnagyobb genetikai tényező az autizmus és a skizofrénia szempontjából, de egy európai orvosi találkozón folytatott beszélgetés arra az információra hívta fel a figyelmet, hogy ugyanazon a régión belüli változások az újszülött fejének méretében bekövetkezett változásokhoz is kapcsolódnak .

A problémát nehéz volt kezelni, mert a régióban nagy deléciók és duplikációk voltak a DNS-ben, amelyek az emberekben a leggyakoribb mutációk - mondta, hozzátéve: "Az értelmezés kínosan nehéz".

Ez azért van, mert a DNS duplikációja vagy hiányzó DNS általában több gént is magában foglal.

"Nagyon nehéz áttérni az" itt egy olyan régióra, ahol sok gén van, néha 50 felett ", arra, hogy" ezek azok a gének vezetik ezt a patológiát "- mondta Katsanis.

Aztán villanykörte volt. A kutatók által feltárt genom területe ellentétes hibákat okozott az agysejtek növekedése szempontjából.

"Rájöttünk, hogy a szóban forgó gén túlexpresszálása az egyik fenotípust - egy kisebb fejet - eredményezheti, míg ugyanazon gén leállítása a másik, egy nagyobb fejet eredményezheti" - mondta.

A kutatók átültették az emberi 16. kromoszóma közös duplikációs területét, amelyről ismert, hogy 29 gént tartalmaz, zebrafish embriókba, majd szisztematikusan felkeltették a tevékenységet, hogy megtalálják, mely kicsi fejet okozhat (mikrocefália). Ezután elnyomták ugyanazt a génkészletet, hogy megnézzék, vajon bármelyikük okozta-e a kölcsönös hibát: nagyobb fejek (makrocefália).

A kutatók tudták, hogy a 29 gént tartalmazó régió törlése az autizmussal élő gyermekek 1,7 százalékánál történt - mondta.

A csapatnak néhány hónapba tellett egy ilyen „kópiaszám-variáns” boncolgatása - a genom olyan változása, amely kóros számú kromoszóma-DNS egy vagy több szakaszának rendellenes számát eredményezi - jelentette.

"Most egy genetikai megállapításból indulhatunk ki, amely dózis-érzékeny, és elkezdhetünk ésszerű kérdéseket feltenni erről a génről, mivel az a neurokognitív tulajdonságokra vonatkozik, ami nagy ugrás" - mondta Katsanis, kifejtve, hogy a neurokognitív gondolkodás, koncentráció képességére utal, ok, emlékezzen, dolgozzon fel információkat, tanuljon, értsen és beszéljen.

Katsanis elismeri, hogy „az autista vagy a skizofrén viselkedés zebrafish-ban való tanulmányozásának fő korlátai vannak, de mérhetjük a fej méretét, az állkapocs méretét vagy az arc rendellenességeit”.

A szóban forgó gén, a KCTD13 felelős a zebrafish fejméretének meghajtásáért azáltal, hogy szabályozza az új agysejtek létrehozását és pusztulását. Ez a felfedezés lehetővé tette a csapat számára, hogy az emberekben analóg génre koncentráljon.

"Ez a gén hozzájárul az autizmus eseteihez, és valószínűleg összefügg a skizofréniával és a gyermekkori elhízással is" - mondta Katsanis.

A gén feltárása után a kutatók megvizsgálhatják az általa termelt fehérjét. "Miután megvan a fehérje, elkezdhet értékes funkcionális kérdéseket feltenni, és megtanulhatja, hogy a gén mit tesz az állatban vagy az emberben" - mondta Katsanis.

A példányszám-variánsokat, mint amilyeneket ez a csapat talált a 16. kromoszómán, manapság a genetikai mutációk egyik leggyakoribb forrásának tekintik. Több száz, ha nem ezer ilyen kromoszóma deléciót és duplikációt találtak olyan betegeknél, akiknek klinikai problémái széles körűek, különösképpen idegrendszeri fejlődési rendellenességek - mondta a kutató.

"Most hatékony eszközünk lehet a boncolásukra, amely lehetővé teszi számunkra, hogy javítsuk mind a diagnózist, mind a betegség mechanizmusainak megértését" - mondta Katsanis.

A tanulmány online megjelent a folyóiratban Természet.

Forrás: Duke University Medical Center