Чем отличается нормальное развитие мозга от сбоя, ведущего к аутизму? Исследование ученых Еврейского университета предлагает новый ответ на этот вопрос. Они выявили ген PEDS1, ответственный за расстройство нервной системы. Исследование опубликовано в авторитетном научном журнале Nature Neuroscience. Об этом сообщает в воскресенье, 11 января, Ynet.
Исследование возглавил проф. Сагив Шифман из отдела генетики Института наук о жизни в Еврейском университете, совместно с исследователями из Франции и Японии. Целью исследования было создание инструмента, способного помочь в выявлении расстройств нервной системы, не описанных до настоящего времени.
"Есть немало детей, у которых диагностируют различные проблемы развития, и в некоторых случаях проводят полное или частичное генетическое секвенирование. Результат часто представляет собой длинный список генетических выявлений - и не всегда ясно, какое значение у каждого из них, - говорит проф. Шифман. - Иногда это просто: выявление гена точно соответствует существующему описанию и позволяет определить расстройство. Но во многих случаях такого описания в литературе нет, зато есть много генетической вариативности и много генетических выявлений без четкой интерпретации".
Тогда помогает база данных, разработанная в этом исследовании по инициативе аспирантки Аланы Амелан. "Она дает функциональную интерпретацию генам и позволяет оценить, какова генетическая подоплека проблемы, - объясняет проф. Шифман. - Это функциональная карта генома в контексте построения нервной системы".
Карта генома, которую создали израильские ученые, показывает, какие гены важны для создания нейронов. "Мы проверяли не один или два гена: у нас есть информация обо всех генах в геноме, - говорит профессор. - Мы знаем, какие гены важны в целом, а какие - именно на конкретных этапах развития нейронов".
Исследователям удалось показать, как повреждение определенных генов влияет на структуру мозга. "Эти открытия актуальны уже сейчас, - подчеркивает проф. Шифман. - Примерно две трети генов, которые мы выявили, до сих пор не связаны с известными расстройствами развития нервной системы. Мы утверждаем, что они - потенциальные факторы еще не выявленных расстройств".
►Гены, отвечающие за развитие мозга
Отправной точкой исследования был вопрос: какие гены должны работать, чтобы клетки мозга развивались должным образом. Чтобы ответить на него, команда использовала технологию CRISPR - "генетические ножницы", позволяющую целенаправленно и точно отключать гены.
С помощью этого метода исследователи один за другим отключили почти 20.000 генов в эмбриональных стволовых клетках мыши и проверили, как каждое такое повреждение влияет на способность клеток дифференцироваться и превращаться в нейроны. Так было создано широкомасштабное и контролируемое геномное картирование процесса развития нервной системы. Результатом стало выявление 331 гена, важного для построения нейронов.
►Один ген, новая болезнь
В рамках исследования ученые выбрали 8 генов, глубоко изучили их и показали их влияние на развитие мозга. "Из них мы выделили 5 генов, которые были обнаружены у людей с соответствующими генетическими изменениями и расстройствами развития нервной системы, еще не описанными в литературе", - рассказывает проф. Шифман.
Выявление гена PEDS1 как фактора серьезного расстройства развития нервной системы, ранее не описанного у людей, - это один из центральных и наиболее значимых выводов исследования. Этот ген отвечает за выработку уникального типа липидов - важного компонента клеточной мембраны, и особенно миелина - жировой оболочки вокруг нервных волокон. Выяснилось, что роль гена не ограничивается только миелином: он также важен для самого создания и нормального развития нейронов.
Когда исследователи отключили PEDS1 у мышей, то обнаружили значительное нарушение в развитии мозга, которое выражалось в уменьшении его размера. При генетических тестах, проведенных в двух разных семьях, была найдена редкая мутация в гене PEDS1, которая у двух детей вызвала серьезное расстройство, выражавшееся в задержке развития и малом размере мозга.
Дополнительные эксперименты на мышах показали, что ген PEDS1 важен для создания, дифференцировки и нормальной миграции нейронов в развивающемся мозге.
►Паттерны наследования и аутизм
Исследование дает более широкую картину того, как разные типы генов связаны с формой наследования расстройств нервной системы. Точное картирование этапов развития позволило исследователям различить разные механизмы, вызывающие аутизм.
Эти открытия укрепляют понимание, что ранние сбои в развитии мозга могут быть центральным фактором в развитии аутизма. В будущем это поможет улучшить генетическую диагностику расстройств нервной системы, помочь в генетическом консультировании семей и послужить основой для медицинских исследований новых путей профилактики и лечения.
В сокращении. Подробности на иврите читайте здесь
Перевод: Даниэль Штайсслингер