Дослідження даніо допомагає ідентифікувати гени, пов’язані з аутизмом, шизофренією

Нещодавно вчені з Медичного центру університету Дюка пересадили набір людських генів у даніо, а потім використали його для виявлення генів, відповідальних за розмір голови при народженні. Розмір голови у немовлят пов’язаний з аутизмом, а також з іншими основними неврологічними розладами, такими як шизофренія.

"Під час медичних досліджень нам потрібно розбирати події в біології, щоб ми могли зрозуміти точні механізми, що породжують особливості нейророзвитку", - сказав старший автор Ніколас Кацаніс, доктор філософії, професор біології розвитку, педіатрії та клітинної біології.

Кацаніс сказав, що знає, що область 16 хромосоми є одним із найбільших генетичних факторів, що сприяють аутизму та шизофренії, але розмова на європейській медичній нараді вказала йому інформацію, що зміни в цьому ж регіоні також пов'язані зі зміною розміру голови новонародженого .

Проблему було важко вирішити, оскільки в регіоні були великі делеції та дублювання ДНК, які є найпоширенішими мутаціями у людей, сказав він, додавши, "Інтерпретація болісно важка".

Це пов’язано з тим, що дублювання ДНК або відсутня ДНК зазвичай включає кілька генів.

"Дуже важко перейти від" тут є регіон з багатьма генами, іноді понад 50 ", до„ це гени, які рухають цю патологію ", - сказав Кацаніс.

Потім у нього з’явився момент лампочки. Ділянка геному, яку досліджували дослідники, породила протилежні дефекти в плані росту клітин мозку.

"Ми зрозуміли, що надмірне вираження гену, про який йде мова, може дати один фенотип - меншу голову - тоді як вимкнення того самого гена може дати інший, більшу голову", - сказав він.

Дослідники трансплантували загальну ділянку дублювання хромосоми людини 16, яка, як відомо, містить 29 генів, у ембріони даніо, а потім систематично активували діяльність, щоб виявити, що може спричинити появу маленької головки (мікроцефалія). Потім вони придушили той самий набір генів, щоб з’ясувати, чи не викликав хтось із них взаємний дефект: більші голови (макроцефалія).

Дослідники знали, що видалення регіону, що містив ці 29 генів, відбулося у 1,7 відсотка дітей з аутизмом, сказав він.

Команді знадобилося кілька місяців, щоб розібрати такий "варіант числа копій" - зміна геному, що призводить до аномального числа одного або декількох ділянок хромосомної ДНК, повідомив він.

"Тепер ми можемо перейти від генетичної знахідки, яка є чутливою до дозування, і почати задавати обгрунтовані запитання щодо цього гена, оскільки він стосується нейрокогнітивних ознак, що є великим стрибком", - сказав Кацаніс, пояснюючи, що нейрокогнітивні стосуються здатності мислити, концентруватися, міркувати, пам’ятати, обробляти інформацію, вивчати, розуміти та говорити.

Кацаніс визнає, що "існують основні обмеження у вивченні аутистичної чи шизофренічної поведінки у даніо, але ми можемо виміряти розмір голови, розмір щелепи або аномалії обличчя".

Ген, про який йде мова, KCTD13, відповідає за розмір голови у даніо, регулюючи створення та руйнування нових клітин мозку. Це відкриття дозволило команді зосередитись на аналогічному гені у людини.

"Цей ген сприяє випадкам аутизму, і, ймовірно, пов'язаний із шизофренією, а також ожирінням серед дітей", - сказав Кацаніс.

Після виявлення гена дослідники можуть дослідити білок, який він виробляє. "Отримавши білок, ви можете почати задавати цінні функціональні питання і дізнаватися, що ген робить у тварини чи людини", - сказав Кацаніс.

Варіанти числа копій, наприклад, ті, які ця команда знайшла в 16-й хромосомі, вважаються одним із найпоширеніших джерел генетичних мутацій. Сотні, а то й тисячі таких хромосомних делецій та дублювань були виявлені у пацієнтів з широким спектром клінічних проблем, зокрема з порушеннями розвитку нейромереж, сказав дослідник.

"Зараз ми можемо мати ефективний інструмент для їх розтину, який дає нам можливість вдосконалити як діагностику, так і розуміння механізмів захворювання", - сказав Кацаніс.

Дослідження було опубліковане в Інтернеті в журналі Природа.

Джерело: Медичний центр університету Дюка