Zebrafish to Man, sekantis autizmo genetiką

Tai gali atrodyti labai toli nuo zebrafisho žmonėms, tačiau MIT biologų komanda tiria autizmo, šizofrenijos ir kitų žmogaus smegenų sutrikimų genetinį pagrindą, sutelkdama dėmesį į gėlavandenę minnową.

Kaip bebūtų, zebras buvo ilgai tyrinėjamas kaip smegenų vystymosi modelis iš molekulinės, genetinės ir neuromokslinės perspektyvos. Naujame tyrime mokslininkai nusprendė ištirti maždaug dviejų dešimčių genų grupę, kurios, kaip žinoma, trūksta arba pasikartoja maždaug 1 procentas autistų.

Nors dauguma genų funkcijų nebuvo žinomos, mokslininkai atrado, kad beveik visi jie pašalino smegenų anomalijas, kai buvo ištrinti iš zebrafish embrionų.

Išvados turėtų padėti mokslininkams nustatyti genus tolesniems žinduolių tyrimams, sakė dr. Hazelis Sive'as, biologijos profesorius ir MIT Mokslo mokyklos asocijuotas dekanas.

Manoma, kad autizmas kyla dėl įvairių genetinių defektų; šis tyrimas yra dalis plačių pastangų nustatyti kaltų genus ir sukurti jiems taikomus gydymo būdus.

"Tai iš tikrųjų yra tikslas - pereiti nuo gyvūno, kuris dalijasi molekuliniais keliais, bet neturi autistiško elgesio, į žmones, kurie turi tuos pačius kelius ir rodo tokį elgesį", - sakė Sive'as.

Sive ir jos kolegos aprašė savo išvadas naujausiame žurnalo internetiniame leidinyje Ligos modeliai ir mechanizmai.

Sive primena, kad kai kurie jos kolegos sukikeno, kai ji pirmą kartą pasiūlė ištirti žmogaus smegenų sutrikimus žuvyse, tačiau iš tikrųjų tai yra logiškas atspirties taškas, sakė ji.

Smegenų sutrikimus sunku ištirti, nes dauguma simptomų yra elgesio, o biologiniai to elgesio mechanizmai nėra gerai suprantami, sakė ji.

"Manėme, kad kadangi mes iš tikrųjų žinome tiek mažai, gera vieta pradėti nuo genų, keliančių riziką žmonėms dėl įvairių psichinės sveikatos sutrikimų, ir ištirti šiuos įvairius genus sistemoje, kurioje juos būtų galima lengvai ištirti", - pasakė Sive'as.

Šie genai yra vienodi visose rūšyse - išsaugoti evoliucijos metu, nuo žuvų iki pelių iki žmonių, nors jie gali kontroliuoti šiek tiek skirtingus kiekvienos rūšies rezultatus.

Tyrime Sive ir jos kolegos daugiausia dėmesio skyrė genetiniam regionui, žinomam kaip 16p11.2.

„Pagrindiniame“ 16p11.2 regione yra 25 genai. Tiek ištrynimai, tiek pasikartojimai šiame regione buvo siejami su autizmu, tačiau nebuvo aišku, kurie iš genų iš tikrųjų gali sukelti ligos simptomus.

"Tuo metu apie kai kuriuos iš jų buvo užuomina, bet labai nedaug", - sakė Sive'as.

Sive ir jos komanda pirmiausia nustatė zebrafisho genus, analogiškus šiame regione randamiems žmogaus genams. (Zebrafish atveju šie genai nėra susitelkę į vieną genetinį gabalą, bet yra išsibarstę po daugelį chromosomų.)

Mokslininkai tyrė po vieną geną, nutildydami kiekvieną trumpomis nukleorūgščių grandinėmis, nukreipiančiomis į konkretų geną ir neleidžiančios jo baltymams gamintis.

21 iš genų nutildymas sukėlė nenormalų vystymąsi. Dažniausiai atsirado smegenų deficitas, įskaitant netinkamą smegenų ar akių vystymąsi, smegenų retėjimą arba smegenų skilvelių, ertmių, kuriose yra likvoro, išsiplėtimą.

Tyrėjai taip pat nustatė nukrypimų nuo aksonų laidų, ilgų nervinių projekcijų, perduodančių pranešimus kitiems neuronams, ir paprasto žuvų elgesio. Rezultatai rodo, kad 16p11.2 genai yra labai svarbūs smegenų vystymosi metu, padedantys paaiškinti šio regiono ryšį su smegenų sutrikimais.

Be to, tyrėjams pavyko atkurti normalų vystymąsi, apdorojant žuvis žmogaus genų, kurie buvo nuslopinti, atitikmenimis.

„Tai leidžia jums padaryti išvadą, kad tai, ko mokotės žuvyse, atitinka tai, ką tas genas veikia žmonėms. Žmogaus genas ir žuvies genas yra labai panašūs “, - sakė Sive.

Norėdami išsiaiškinti, kuris iš šių genų gali stipriai paveikti autizmą ar kitus sutrikimus, mokslininkai nusprendė nustatyti genus, kurie vystosi nenormaliai, kai jų aktyvumas sumažėja 50 procentų, o tai nutiktų tiems, kuriems trūksta vienos kopijos. genas.

Tyrėjai nustatė du tokius genus 16p11.2 regione. Vienas, vadinamas kif22, koduoja baltymą, dalyvaujantį chromosomų atskyrime ląstelių dalijimosi metu; kita, aldolazė a, dalyvauja glikolizėje - cukraus skaidymo procese, kad generuotų energiją ląstelei.

Nors zebrafishas jau seniai buvo tiriamas kaip smegenų vystymosi modelis, naujasis MIT tyrimas prideda naują jų naudingumo aspektą, sakė dr. Su Guo, farmacijos mokslų daktaras Kalifornijos universitete San Franciske.

"Tai tikrai gražus darbas, parodantis zebrafisho svarbą atskleidžiant ligų mechanizmus, susijusius su žmogaus psichikos sutrikimais - šiuo atveju su autizmu", - sakė šiame tyrime nedalyvavęs Guo.

Šaltinis: MIT