Проучването на Zebrafish помага на гени за идентификация, свързани с аутизъм, шизофрения

Изследователи от Медицинския център на университета Дюк наскоро трансплантираха набор от човешки гени в риба зебра и след това го използваха за идентифициране на гени, отговорни за размера на главата при раждането. Размерът на главата при човешките бебета е свързан с аутизма, както и с други големи неврологични разстройства, като шизофрения.

„В медицинските изследвания трябва да анализираме събитията в биологията, за да можем да разберем точните механизми, които пораждат неврологични черти“, казва старшият автор Николас Кацанис, д-р, професор по биология на развитието, педиатрия и клетъчна биология.

Кацанис заяви, че знае, че регионът на хромозома 16 е един от най-големите генетични фактори, допринасящи за аутизма и шизофренията, но разговор на европейска медицинска среща го насочва към информация, че промените в същия регион също са свързани с промени в размера на главата на новороденото .

Проблемът беше трудно разрешим, тъй като регионът имаше големи делеции и дублирания в ДНК, които са най-често срещаните мутации при хората, каза той и добави: „Тълкуването е мъчително трудно“.

Това е така, защото дублирането на ДНК или липсващата ДНК обикновено включва няколко гена.

„Много е трудно да се премине от„ тук е регион с много гени, понякога над 50 “до„ това са гените, които движат тази патология “, каза Кацанис.

Тогава той имаше момент на крушка. Областта на генома, която изследователите изследваха, доведе до противоположни дефекти по отношение на растежа на мозъчните клетки.

„Разбрахме, че свръхекспресирането на въпросния ген може да даде един фенотип - по-малка глава - докато изключването на същия ген може да доведе до другата, по-голяма глава“, каза той.

Изследователите са трансплантирали обща зона за дублиране на човешка хромозома 16, за която е известно, че съдържа 29 гена, в ембриони на данио и след това систематично усилват дейността, за да открият, която може да причини малка глава (микроцефалия). След това те потискаха същия ген, за да видят дали някой от тях причинява реципрочен дефект: по-големи глави (макроцефалия).

Изследователите са знаели, че заличаването на региона, който съдържа тези 29 гена, се е случило при 1,7% от децата с аутизъм, каза той.

Екипът отне няколко месеца, за да дисектира такъв „вариант с номер на копие“ - промяна на генома, която води до необичаен брой на един или повече участъци от хромозомна ДНК, съобщи той.

„Сега можем да преминем от генетична находка, която е чувствителна на дозата, и да започнем да задаваме разумни въпроси за този ген, тъй като той се отнася до неврокогнитивни черти, което е голям скок“, каза Кацанис, обяснявайки, че неврокогнитивните се отнасят до способността да се мисли, да се концентрира, разсъждавайте, запомнете, обработвайте информация, научете, разберете и говорете.

Кацанис признава, че има „големи ограничения при изучаването на аутистично или шизофренично поведение при ребрата данио, но можем да измерим размера на главата, размера на челюстта или аномалии на лицето“.

Въпросният ген, KCTD13, е отговорен за задвижването на размера на главата при зебрата чрез регулиране на създаването и унищожаването на нови мозъчни клетки. Това откритие позволи на екипа да се съсредоточи върху аналогичния ген при хората.

„Този ​​ген допринася за случаите на аутизъм и вероятно е свързан с шизофрения, а също и с детско затлъстяване“, каза Кацанис.

След като генът бъде разкрит, изследователите могат да изследват протеина, който той произвежда. „След като получите протеина, можете да започнете да задавате ценни функционални въпроси и да научавате какво прави генът при животното или човека“, каза Кацанис.

Сега се смята, че варианти на числа за копиране, като тези, които този екип е открил в хромозома 16, са един от най-често срещаните източници на генетични мутации. Стотици, ако не и хиляди, такива хромозомни делеции и дублирания са открити при пациенти с широк спектър от клинични проблеми, особено с невроразвитие, казва изследователят.

„Сега може да имаме ефикасен инструмент за тяхното дисектиране, който ни дава способността да подобрим както диагностиката, така и разбирането на механизмите на заболяването“, каза Кацанис.

Изследването е публикувано онлайн в списанието Природата.

Източник: Медицински център Duke University