Риба зебра към човека, проследяване на генетиката на аутизма

Може да изглежда дълъг път от зебрата до хората, но екип от биолози от Масачузетския технологичен институт изследва генетичните основи на аутизма, шизофренията и други мозъчни нарушения на човека, като се фокусира върху сладководната минна.

Както се случва, зебрата отдавна се изучава като модел за развитие на мозъка от молекулярна, генетична и невронаучна гледна точка. В ново проучване изследователите се заели да изследват група от около две дузини гени, за които е известно, че липсват или се дублират при около 1% от пациентите с аутизъм.

Въпреки че повечето от функциите на гените бяха неизвестни, изследователите откриха, че почти всички от тях произвеждат мозъчни аномалии, когато се изтриват в ембрионите на зебра.

Констатациите трябва да помогнат на изследователите да определят гени за по-нататъшно проучване при бозайници, каза д-р Хейзъл Сайв, професор по биология и асоцииран декан на MIT’s School of Science.

Смята се, че аутизмът възниква от различни генетични дефекти; това изследване е част от широко усилие за идентифициране на виновни гени и разработване на лечения, насочени към тях.

„Това всъщност е целта - да преминем от животно, което споделя молекулярни пътища, но не получава аутистично поведение, към хора, които имат същите пътища и показват това поведение“, каза Сиве.

Сиве и нейните колеги описаха своите открития в скорошна статия в онлайн изданието на списанието Модели и механизми на заболяванията.

Сайв припомня, че някои от нейните колеги се смееха, когато тя за пръв път предложи да изучава мозъчните нарушения на човешкия мозък при рибите, но всъщност това е логична отправна точка, каза тя.

Мозъчните нарушения са трудни за проучване, тъй като повечето симптоми са поведенчески и биологичните механизми, които стоят зад това поведение, не са добре разбрани, каза тя.

„Смятахме, че тъй като наистина знаем толкова малко, че доброто начало би било да започнем с гените, които придават риск при хората на различни психични разстройства, и да изследваме тези различни гени в система, където те лесно могат да бъдат изучени“, Каза Сиве.

Тези гени са склонни да бъдат еднакви за всички видове - запазени по време на еволюцията, от риби до мишки до хора - въпреки че те могат да контролират донякъде различни резултати при всеки вид.

В изследването Сиве и нейните колеги се фокусират върху генетичен регион, известен като 16p11.2.

Регионът „ядро“ 16p11.2 включва 25 гена. И заличаванията, и дублиранията в този регион са свързани с аутизъм, но не е ясно кой от гените всъщност може да предизвика симптоми на заболяването.

„По онова време имаше подозрения за някои от тях, но много малко“, каза Сиве.

Сайв и нейният екип започнаха, като идентифицираха гени на зебра, аналогични на човешките гени, открити в този регион. (При зебрата тези гени не са групирани в един генетичен парче, а са разпръснати в много хромозоми.)

Изследователите са изучавали по един ген, заглушавайки всеки с къси нишки нуклеинови киселини, които са насочени към определен ген и предотвратяват производството на неговия протеин.

За 21 от гените заглушаването доведе до ненормално развитие. Най-често се получава мозъчен дефицит, включително неправилно развитие на мозъка или очите, изтъняване на мозъка или надуване на мозъчните вентрикули, кухини, които съдържат ликвор.

Изследователите също така откриха аномалии в окабеляването на аксоните, дългите невронни проекции, които носят съобщения към други неврони, и в простото поведение на рибите. Резултатите показват, че гените 16p11.2 са много важни по време на развитието на мозъка, като помагат да се обясни връзката между този регион и мозъчните разстройства.

Освен това изследователите успяха да възстановят нормалното развитие, като третираха рибите с човешки еквиваленти на гените, които бяха потиснати.

„Това ви позволява да заключите, че това, което научавате при рибите, съответства на това, което този ген прави при хората. Човешкият и рибният ген са много сходни “, каза Сиве.

За да разберат кой от тези гени може да има силен ефект при аутизъм или други разстройства, изследователите се заеха да идентифицират гени, които произвеждат ненормално развитие, когато тяхната активност е намалена с 50 процента, което би се случило при някой, на когото липсва едно копие на ген.

Изследователите са идентифицирали два такива гена в региона 16p11.2. Един, наречен kif22, кодира протеин, участващ в разделянето на хромозомите по време на клетъчното делене; друга, алдолаза а, участва в гликолизата - процесът на разграждане на захарта за генериране на енергия за клетката.

Въпреки че рибите зебра отдавна са изучавани като модел за развитие на мозъка, новото изследване на MIT добавя ново измерение към тяхната полезност, каза д-р Су Го, доцент по фармацевтични науки в Калифорнийския университет в Сан Франциско.

„Това е наистина хубава работа, която показва значението на рибите зебра при разкриването на болестни механизми, свързани с психични разстройства на човека - в случая аутизъм“, каза Гуо, който не участва в това проучване.

Източник: MIT