Studie Zebrafish pomáhá identifikovat geny spojené s autismem, schizofrenií
Vědci z Duke University Medical Center nedávno transplantovali sadu lidských genů do zebrafish a poté ji použili k identifikaci genů odpovědných za velikost hlavy při narození. Velikost hlavy u lidských dětí souvisí s autismem i s dalšími významnými neurologickými poruchami, jako je schizofrenie.
"V lékařském výzkumu musíme pitvat události v biologii, abychom porozuměli přesným mechanismům, které vedou k neurodevelopmentovým vlastnostem," řekl hlavní autor Nicholas Katsanis, Ph.D., profesor vývojové biologie, pediatrie a buněčné biologie.
Katsanis uvedl, že věděl, že oblast na chromozomu 16 je jedním z největších genetických přispěvatelů k autismu a schizofrenii, ale rozhovor na evropské lékařské schůzce ho upozornil na informace, že změny ve stejné oblasti také souvisejí se změnami velikosti hlavy novorozence .
Problém bylo obtížné vyřešit, protože oblast měla velké delece a duplikace v DNA, což jsou nejčastější mutace u lidí, řekl a dodal: „Interpretace je hrozně tvrdá.“
Je to proto, že duplikace DNA nebo chybějící DNA obvykle zahrnuje několik genů.
"Je velmi obtížné přejít od" zde je oblast s mnoha geny, někdy přes 50 "k" to jsou geny, které řídí tuto patologii, "řekla Katsanis.
Pak měl okamžik žárovky. Oblast genomu, kterou vědci zkoumali, vedla k opačným defektům, pokud jde o růst mozkových buněk.
"Uvědomili jsme si, že nadměrná exprese dotyčného genu může dát jednomu fenotypu - menší hlavě - zatímco vypnutí stejného genu může přinést druhému, větší hlavě," řekl.
Vědci transplantovali běžnou oblast duplikace lidského chromozomu 16, o níž je známo, že obsahuje 29 genů, do embryí zebrafish a poté systematicky objevovali aktivitu, která by mohla způsobit malou hlavu (mikrocefalii). Poté potlačili stejnou sadu genů, aby zjistili, zda některý z nich nezpůsobil reciproční defekt: větší hlavy (makrocefalie).
Vědci věděli, že k odstranění oblasti, která obsahovala těchto 29 genů, došlo u 1,7 procenta dětí s autismem, uvedl.
Týmu trvalo několik měsíců, než rozebral takovou „variantu počtu kopií“ - změnu genomu, která má za následek abnormální počet jedné nebo více částí chromozomální DNA, uvedl.
"Nyní můžeme přejít od genetického nálezu, který je citlivý na dávku, a začít klást rozumné otázky týkající se tohoto genu, který se týká neurokognitivních vlastností, což je velký skok," řekla Katsanis a vysvětlila, že neurokognitivní odkazuje na schopnost myslet, soustředit se, uvažovat, pamatovat, zpracovávat informace, učit se, rozumět a mluvit.
Katsanis připouští, že „existují velká omezení ve studiu autistického nebo schizofrenního chování u zebrafish, ale můžeme měřit velikost hlavy, velikost čelistí nebo abnormality obličeje.“
Dotyčný gen, KCTD13, je zodpovědný za řízení velikosti hlavy u zebrafish tím, že reguluje tvorbu a ničení nových mozkových buněk. Tento objev umožnil týmu soustředit se na analogický gen u lidí.
"Tento gen přispívá k případům autismu a pravděpodobně je spojen se schizofrenií a také s dětskou obezitou," řekla Katsanis.
Jakmile je gen odhalen, mohou vědci zkoumat protein, který produkuje. "Jakmile budete mít protein, můžete začít klást cenné funkční otázky a učit se, co gen dělá u zvířete nebo člověka," řekla Katsanis.
Varianty počtu kopií, jako jsou ty, které tento tým našel na chromozomu 16, jsou nyní považovány za jeden z nejběžnějších zdrojů genetických mutací. Stovky, ne-li tisíce, takových chromozomálních delecí a duplikací byly nalezeny u pacientů se širokou škálou klinických problémů, zejména poruch neurového vývoje, uvedl výzkumník.
"Nyní můžeme mít účinný nástroj pro jejich disekci, který nám dává schopnost zlepšit jak diagnostiku, tak porozumění mechanismům onemocnění," řekla Katsanis.
Studie byla publikována online v časopise Příroda.
Zdroj: Lékařské centrum Duke University
