Риба даніо до людини, відстеження генетики аутизму
Зрештою, даніо давно вивчався як модель розвитку мозку з молекулярної, генетичної та неврологічної точок зору. У новому дослідженні дослідники задумали дослідити групу з приблизно двох десятків генів, про які відомо, що вони відсутні або дублюються приблизно у 1 відсотка хворих на аутизм.
Незважаючи на те, що більшість функцій генів були невідомі, дослідники виявили, що майже всі вони утворювали аномалії мозку при видаленні в ембріонах даніо.
Результати повинні допомогти дослідникам визначити гени для подальшого вивчення на ссавцях, заявила доктор Хейзел Сіве, професор біології та заступник декана Школи наук MIT.
Вважається, що аутизм виникає внаслідок різноманітних генетичних дефектів; це дослідження є частиною широких зусиль щодо виявлення генів винуватців та розробки методів лікування, спрямованих на них.
"Це насправді мета - перейти від тварини, яка поділяє молекулярні шляхи, але не отримує аутичної поведінки, до людей, які мають однакові шляхи і демонструють цю поведінку", - сказав Сайв.
Сайв та її колеги описали свої висновки в недавній роботі в Інтернет-виданні журналу Моделі та механізми захворювання.
Сайв згадує, що деякі її колеги засміялися, коли вона вперше запропонувала вивчити розлади мозку людини у риб, але насправді це логічна відправна точка, сказала вона.
Розлади мозку важко вивчити, оскільки більшість симптомів є поведінковими, а біологічні механізми, що лежать в основі такої поведінки, недостатньо зрозумілі, сказала вона.
"Ми думали, що оскільки ми дійсно так мало знаємо, що гарним місцем для початку буде гени, які призводять до ризику у людей до різних розладів психічного здоров'я, і вивчати ці різні гени в системі, де їх можна легко вивчити". - сказав Сіве.
Ці гени, як правило, однакові у всіх видів - зберігаються впродовж еволюції, від риб до мишей та людей, хоча вони можуть контролювати дещо різні результати у кожного виду.
У дослідженні Сіве та її колеги зосередилися на генетичній області, відомій як 16p11.2.
«Ядро» 16p11.2 області включає 25 генів. Як видалення, так і дублювання в цьому регіоні були пов’язані з аутизмом, проте було неясно, який із генів може насправді викликати симптоми захворювання.
"Тоді про деякі з них існувало уявлення, але дуже мало", - сказав Сіве.
Сайв та її команда розпочали з виявлення генів даніо, аналогічних людським генам, знайденим у цьому регіоні. (У даніо дані ці гени не згруповані в одному генетичному фрагменті, а розпорошені по багатьох хромосомах.)
Дослідники вивчали по одному гену, замовчуючи кожен з короткими ланцюгами нуклеїнових кислот, які націлені на певний ген і перешкоджають виробленню його білка.
Для 21 гена мовчання призвело до аномального розвитку. Найчастіше виникає дефіцит головного мозку, включаючи неправильний розвиток мозку або очей, стоншення мозку або роздування шлуночків мозку, порожнин, які містять ліквор.
Дослідники також виявили відхилення в проводці аксонів, довгих нейронних проекціях, що несуть повідомлення до інших нейронів, і в простих поведінках риб. Результати показують, що гени 16p11.2 дуже важливі під час розвитку мозку, допомагаючи пояснити зв'язок між цією областю та розладами мозку.
Крім того, дослідникам вдалося відновити нормальний розвиток, обробивши риб людськими еквівалентами репресованих генів.
"Це дозволяє зробити висновок, що те, що ви дізнаєтесь у рибі, відповідає тому, що цей ген робить у людей. Людський і рибний гени дуже схожі », - сказав Сіве.
Щоб з’ясувати, який із цих генів може мати сильний ефект при аутизмі чи інших розладах, дослідники вирішили виявити гени, що спричиняють аномальний розвиток, коли їх активність знижується на 50 відсотків, що трапляється у когось, кому бракує однієї копії ген.
Дослідники виявили два таких гени в регіоні 16p11.2. Один, який називається kif22, кодує білок, який бере участь у поділі хромосом під час поділу клітини; інша, альдолаза а, бере участь у гліколізі - процесі розщеплення цукру для отримання енергії для клітини.
Хоча даніо давно вивчали як модель розвитку мозку, нове дослідження MIT додає новий вимір їх корисності, сказав д-р Су Го, доцент фармацевтичних наук Каліфорнійського університету в Сан-Франциско.
"Це справді приємна робота, яка показує важливість даніо у виявленні механізмів захворювань, пов'язаних з психічними розладами людини - в даному випадку аутизму", - сказав Го, який не брав участі в цьому дослідженні.
Джерело: MIT
