Zebrafish to Man, Tracking the Genetics of Autism
Jak se to stane, zebrafish byl dlouho studován jako model pro vývoj mozku z pohledu molekulárního, genetického a neurovědy. V nové studii se vědci rozhodli prozkoumat skupinu asi dvou desítek genů, o nichž je známo, že chybí nebo jsou duplikovány asi u 1 procenta autistických pacientů.
Ačkoli většina funkcí genů nebyla známa, vědci zjistili, že téměř všechny z nich způsobily abnormality mozku, když byly odstraněny ze embryí zebrafish.
Zjištění by měla vědcům pomoci určit geny pro další studium na savcích, uvedla Dr. Hazel Sive, profesorka biologie a proděkanka MIT School of Science.
Předpokládá se, že autismus vzniká z různých genetických vad; tento výzkum je součástí širokého úsilí identifikovat geny viníků a vyvinout léčbu, která se na ně zaměřuje.
"To je skutečně cíl - přejít od zvířete, které sdílí molekulární dráhy, ale nedostává autistické chování, k lidem, kteří mají stejné dráhy a toto chování ukazují," řekl Sive.
Sive a její kolegové popsali svá zjištění v nedávném článku v online vydání časopisu Modely a mechanismy nemocí.
Sive připomíná, že někteří její kolegové se zasmáli, když poprvé navrhla studovat poruchy lidského mozku u ryb, ale je to vlastně logický výchozí bod, řekla.
Poruchy mozku je obtížné studovat, protože většina příznaků je behaviorální a biologické mechanismy za tímto chováním nejsou dobře pochopeny, řekla.
"Mysleli jsme si, že jelikož toho víme tak málo, bylo by dobré začít s geny, které u lidí představují riziko různých poruch duševního zdraví, a studovat tyto různé geny v systému, kde je lze snadno studovat," Řekla Sive.
Tyto geny mají tendenci být stejné napříč druhy - konzervované během evoluce, od ryb přes myši až po člověka - i když u každého druhu mohou ovlivňovat poněkud odlišné výsledky.
Ve studii se Sive a její kolegové zaměřili na genetickou oblast známou jako 16p11.2.
Oblast „jádra“ 16p11.2 zahrnuje 25 genů. Jak delece, tak duplikace v této oblasti byly spojeny s autismem, ale nebylo jasné, který z genů může ve skutečnosti vyvolat příznaky onemocnění.
"V té době se o některých z nich tušilo, ale jen velmi málo," řekla Sive.
Sive a její tým začali identifikací genů zebrafish analogických s lidskými geny nalezenými v této oblasti. (U zebrafish nejsou tyto geny seskupeny do jednoho genetického bloku, ale jsou rozptýleny po mnoha chromozomech.)
Vědci studovali jeden gen po druhém, každý umlčovali krátkými řetězci nukleových kyselin, které cílí na konkrétní gen a zabraňují jeho produkci.
U 21 z genů vedlo umlčení k abnormálnímu vývoji. Nejčastěji vznikající mozkové deficity, včetně nesprávného vývoje mozku nebo očí, řídnutí mozku nebo nafukování mozkových komor, dutin obsahujících mozkomíšní mok.
Vědci také zjistili abnormality v zapojení axonů, dlouhých neurálních projekcí, které přenášejí zprávy do jiných neuronů, a v jednoduchém chování ryb. Výsledky ukazují, že geny 16p11.2 jsou během vývoje mozku velmi důležité, což pomáhá vysvětlit souvislost mezi touto oblastí a mozkovými poruchami.
Vědcům se navíc podařilo obnovit normální vývoj ošetřením ryb ekvivalentními lidskými geny, které byly potlačeny.
"To vám umožní odvodit, že to, co se učíte na rybách, odpovídá tomu, co tento gen dělá u lidí." Lidský gen a rybí gen jsou si velmi podobné, “řekl Sive.
Aby zjistili, který z těchto genů může mít silný účinek na autismus nebo jiné poruchy, vědci se rozhodli identifikovat geny, které produkují abnormální vývoj, když je jejich aktivita snížena o 50 procent, což by se stalo u někoho, komu chybí jedna kopie gen.
Vědci identifikovali dva takové geny v oblasti 16p11.2. Jeden, nazvaný kif22, kóduje protein podílející se na separaci chromozomů během buněčného dělení; další, aldoláza a, se podílí na glykolýze - procesu štěpení cukru za účelem generování energie pro buňku.
Ačkoli jsou zebrafish již dlouho studovány jako model vývoje mozku, nový výzkum MIT dodává jejich užitečnosti nový rozměr, uvedl Dr. Su Guo, docent farmaceutických věd na Kalifornské univerzitě v San Francisku.
"Je to opravdu pěkná práce, která ukazuje důležitost zebrafish při odhalování mechanismů onemocnění souvisejících s lidskými duševními poruchami - v tomto případě autismu," řekl Guo, který se této studie nezúčastnil.
Zdroj: MIT
