Zebrafish to Man, izsekojot autisma ģenētiku
Kā tas notiek, zebrafish jau sen ir pētīts kā smadzeņu attīstības modelis no molekulārā, ģenētiskā un neirozinātnes viedokļa. Jaunā pētījumā pētnieki nolēma izpētīt apmēram divu desmitu gēnu grupu, kas, kā zināms, ir pazudusi vai dublējas apmēram 1 procentā autisma slimnieku.
Lai gan lielākā daļa gēnu funkciju nebija zināmas, pētnieki atklāja, ka gandrīz visas no tām zebras zivju embrijos izdzēšot rada smadzeņu patoloģijas.
Atzinumiem vajadzētu palīdzēt pētniekiem precīzi noteikt gēnus turpmākiem pētījumiem ar zīdītājiem, sacīja Dr. Hazels Sive, bioloģijas profesors un MIT Zinātnes skolas asociētais dekāns.
Tiek uzskatīts, ka autisms rodas no dažādiem ģenētiskiem defektiem; šis pētījums ir daļa no plaša mēroga, lai identificētu vainīgos gēnus un izstrādātu ārstēšanu, kas vērsta uz viņiem.
"Tas patiešām ir mērķis - pāriet no dzīvnieka, kuram ir kopīgi molekulārie ceļi, bet kas nesaņem autisma uzvedību, nonākt cilvēkos, kuriem ir vienādi ceļi un kuri parāda šo uzvedību," sacīja Sive.
Sive un viņas kolēģi aprakstīja savus secinājumus nesenajā žurnāla tiešsaistes izdevuma rakstā Slimību modeļi un mehānismi.
Sive atgādina, ka daži no viņas kolēģiem iesmējās, kad viņa pirmo reizi ierosināja pētīt cilvēka smadzeņu darbības traucējumus zivīs, taču patiesībā tas ir loģisks sākumpunkts, viņa teica.
Smadzeņu darbības traucējumus ir grūti izpētīt, jo lielākā daļa simptomu ir uzvedības veidi, un bioloģiskie mehānismi, kas ir šīs uzvedības pamatā, nav labi izprotami, viņa teica.
"Mēs domājām, ka, tā kā mēs patiešām zinām tik maz, ka laba sākums būtu ar gēniem, kas cilvēkiem rada risku dažādiem garīgās veselības traucējumiem, un pētīt šos dažādos gēnus sistēmā, kurā tos var viegli izpētīt," Sive teica.
Šie gēni mēdz būt vienādi visās sugās - saglabājušies visā evolūcijā, sākot no zivīm līdz pelēm un beidzot ar cilvēkiem, lai gan tie katrā sugā var kontrolēt nedaudz atšķirīgus rezultātus.
Pētījumā Sive un viņas kolēģi koncentrējās uz ģenētisko reģionu, kas pazīstams kā 16p11.2.
“Kodols” 16p11.2 reģions ietver 25 gēnus. Gan dzēšana, gan dublēšanās šajā reģionā ir saistīta ar autismu, taču nebija skaidrs, kurš no gēniem faktiski var izraisīt slimības simptomus.
"Tajā laikā par dažiem no viņiem bija nojauta, bet ļoti maz," sacīja Sive.
Sive un viņas komanda sāka identificēt zebrafish gēnus, kas ir analogi šajā reģionā sastopamajiem cilvēka gēniem. (Zebrafishā šie gēni nav sakopoti vienā ģenētiskā gabalā, bet ir izkaisīti daudzās hromosomās.)
Pētnieki pētīja vienu gēnu vienlaikus, apklusinot katru no tiem ar īsām nukleīnskābju daļām, kas vērstas uz konkrētu gēnu un novērš tā olbaltumvielu ražošanu.
21 gēnam klusēšana izraisīja patoloģisku attīstību. Lielākā daļa radīja smadzeņu deficītu, tostarp nepareiza smadzeņu vai acu attīstība, smadzeņu retināšana vai smadzeņu kambaru, dobumu, kas satur cerebrospinālo šķidrumu, piepūšanās.
Pētnieki arī atrada anomālijas aksonu vados, garajās nervu projekcijās, kas pārraida ziņojumus uz citiem neironiem, un vienkāršā zivju uzvedībā. Rezultāti liecina, ka 16p11.2 gēni ir ļoti svarīgi smadzeņu attīstības laikā, palīdzot izskaidrot saikni starp šo reģionu un smadzeņu darbības traucējumiem.
Turklāt pētnieki spēja atjaunot normālu attīstību, apstrādājot zivis ar cilvēka ekvivalentiem gēniem, kas bija nomākti.
“Tas ļauj secināt, ka tas, ko jūs mācāties zivīs, atbilst tam, ko šis gēns dara cilvēkiem. Cilvēka gēns un zivju gēns ir ļoti līdzīgi, ”sacīja Sive.
Lai noskaidrotu, kurš no šiem gēniem varētu spēcīgi ietekmēt autismu vai citus traucējumus, pētnieki nolēma identificēt gēnus, kas izraisa patoloģisku attīstību, ja to aktivitāte tiek samazināta par 50 procentiem, kas notiktu cilvēkam, kuram trūkst vienas kopijas gēns.
Pētnieki identificēja divus šādus gēnus 16p11.2 reģionā. Viens, ko sauc par kif22, kodē olbaltumvielu, kas iesaistīts hromosomu atdalīšanā šūnu dalīšanās laikā; vēl viena, aldolāze a, ir iesaistīta glikolīzē - cukura sadalīšanās procesā, lai radītu enerģiju šūnai.
Lai gan zebras zivis jau sen ir pētītas kā smadzeņu attīstības modelis, jaunais MIT pētījums to lietderībai pievieno jaunu dimensiju, sacīja Dr Su Guo, farmaceitisko zinātņu asociētais profesors Kalifornijas universitātē Sanfrancisko.
"Tas ir patiešām jauks darbs, kas parāda zebražas nozīmi, atklājot slimību mehānismus, kas saistīti ar cilvēka psihiskiem traucējumiem - šajā gadījumā ar autismu," sacīja Guo, kurš nebija iesaistīts šajā pētījumā.
Avots: MIT
