CZŁOWIEK I BIOSFERA

Zachowania autystyczne powiązane ze zmienionym genem

Naukowcy z Washington ze Szkoły Medycznej w St. Louis zidentyfikowali genetyczną mutację, która może leżeć u podstaw zachowań, obserwowanych u niektórych ludzi z autyzmem, takich jak trudności z komunikacją oraz opór na zmiany. Błąd w genie CELF6 prowadzi do zaburzeń serotoniny – związku chemicznego, który przekazuje wiadomości w mózgu. Od dawna podejrzewa się go o branie udziału w powodowaniu autyzmu.

Badacze zdiagnozowali ów błąd u dziecka z autyzmem, a następnie pracując na myszach wykazali, że te same genetyczne zmiany spowodowały zespół zachowań związanych z autyzmem, a także gwałtownego spadku serotoniny krążącej w mózgu.


Nie opuść innych artykułów i programów
Zapisz się do comiesięcznego newslettera


Podczas gdy nowo wykryta mutacja wydaje się być rzadka, zapewnia kilka pierwszych wskazówek dotyczących biologicznych podstaw tej choroby. Naukowcy opublikowali swój raport 13 lutego bieżącego roku w Journal of Neuroscience.

„Pod kątem genetycznym autyzm wygląda bardzo skomplikowanie wraz ze swoimi różnymi drogami genetycznymi prowadzącymi do powstania tej choroby”, mówi autor prowadzący badania Joseph D. Dougherty i doktor genetyki na Washington University. „Nie jest jednak możliwe opracowanie różnych leków dla każdego dziecka. Prawdziwym kluczem jest odnalezienie wspólnej ścieżki, która łączy te różne genetyczne drogi i skupić się na leczeniu tych ścieżek”.

Autyzm znany jest z silnego genetycznego uwarunkowania, jednak garść genów uczestniczących w tym schorzeniu do tej pory uważane były za biorące niewielki udział w symptomach i w małej ilości przypadków.

Doprowadziło to Dougherty’ego oraz drugiego współautora badań Nathaniela Heintze (doktora pracującego przy Howard Hughes Medical Institute) do założenia, że niektóre z najbardziej wspólnych symptomów związanych z zachowaniem w autyzmie mogą być spowodowane przez zaburzenia działań między cząsteczkami w komórce, takich, które są zaangażowane w pracę neuroprzekaźnika – serotoniny.

Około 30 procent pacjentów z autyzmem posiada nieprawidłowy poziom serotoniny we krwi. Przekaźnik chemiczny odgrywa istotną rolę w całym organizmie, pomagając regulować oddychanie, temperaturę, sen, a także wpływa na nastrój oraz możliwości nauki. Produkowana jest jedynie przez ograniczoną liczbę neuronów w mózgu (dokładnie w jądrach szwu – zgrupowanie serotoninergicznych komórek nerwowych w pniu mózgu).

Z wykorzystaniem nowoczesnej techniki molekularnej, naukowcy skupili się wyłącznie na neuronach produkujących serotoninę u zdrowej myszy i przyjrzeli się, które z genów są „włączone” w tych komórkach. Okazało się, że prawie 200 genów jest zaangażowanych w ten proces. Następnie szukali zmianach w tych genach u ponad 400 dzieci z autyzmem, których DNA było dostępne dzięki naukowcom z Autism Genetic Resource Exchange.

Naukowcy odkryli zmiany w genie CELF6, który nigdy wcześniej nie był wiązany z autyzmem. CELF6 powoduje, że białko wiąże RNA do swojego chemicznego kuzyna DNA i wydaje się regulować poziom serotoniny w mózgu. Kiedy przyjrzeli się bliżej CELF6, odkryli, że kopia genu kilkukrotnie mutowała u jednego z pacjentów do takiego stopnia, że przestała wykonywać swoją funkcję.

Z powodu, że taka mutacja występuje bardzo rzadko, naukowcy nie wiedzieli czy jej wystąpienie było przypadkiem czy rzeczona wada faktycznie może powodować autyzm. Spowodowało to, że zespół naukowców rozpoczął poszukiwania tego samego genu u następnych 860 dzieci z autyzmem, których DNA dostarczyło Simons Foundation Autism Research Initiative. Jednakże żadne z nich nie wykazało mutacji CELF6, podobnie jak 5000 będących w normie, zdrowych osób, których DNA również było zbadane.

Jednakże posiadając znaleziony wcześniej błąd genetyczny u jednego dziecka z autyzmem zasugerowało, że może być to rzadki przypadek, jednak wciąż pozostawia związek pomiędzy występowaniem choroby, a poziomem serotoniny. Aby zrozumieć w pełni jej potencjał naukowcy ponownie wrócili do pracy z myszami.

„Jeśli ten gen ma jakiś wpływ na to czy dana osoba ma autyzm, to mysz z tą sama mutacją genu powinna wykazywać te same cechy behawioralne znane z autyzmu”, powiedział Dougherty.

Faktycznie kiedy naukowcom udało się wyhodować myszy, które nie miały genu CELF6, również ich poziom serotoniny w mózgu był znacznie mniejszy w porównaniu ze zdrowymi myszami. Przejawiały one również niektóre z zachowań związanych z autyzmem.

Przykładowo kiedy nowonarodzone małe myszy są oddzielane od swoich matek, zazwyczaj emitują wysoki pisk, płacz za swoją matką, aby ich zaniosła ponownie do gniazda. Myszy bez genu CELF6 doświadczyły wielu deficytów w możliwościach emitowania odgłosów, co można uznać za ułomność w możliwości komunikacji z otoczeniem.

Kolejne eksperymenty wykazały, że autystyczne myszy opierały się podczas prób zmienienia schematu ich zachowań. Myszy to naturalni odkrywcy i przyciągają ich konkretne zapachy. W jednym z doświadczeń, naukowcy wystawili mysz na działanie różnych zapachów, w tym jednym absolutnie dla nich nowym – czekolady.

Później myszom pozwolono zjeść czekoladę, co było dla nich formą nagrody. Następnego dnia kiedy znów wystawiono myszy na ten sam zestaw zapachów (wliczając zapach czekolady). Zdrowe myszy wykazały znacznie wyższy poziom zaciekawienia, chęci eksploracji oraz poszukiwań zwłaszcza czekolady. Myszy bez CELF6 działały w ten sam sposób co dnia poprzedniego, powoli doświadczając każdego zapachu, bez zmian w swoich nawykach i zachowaniu.

„Nasze wyniki sugerują, że znaleźliśmy mechanizm z powodu którego genetyczna mutacja może wpłynąć na zaburzenie pracy serotoniny, co w następstwie prowadzi do zachowań charakterystycznych dla autyzmu”, wyjaśnia Dougherty. „Funkcjonowanie serotoniny jest jednym z elementów, który przerwany może powodować autyzm. Uważamy, że dalsze badania mogą znaleźć inne współdziałania między cząsteczkami w komórce, które mogą być istotne jeśli chodzi o tę chorobę”.

Badania są finansowane przez Howard Hughes Medical Institute, Simons Foundation, Mallinckrodt Foundation, National Institutes of Health (NIH) oraz szereg grantów.

Źródło: Washington University, St. Louis


Podobał Ci się artykuł? Wspieraj nas poprzez ubezpieczenia od IdeaFairPlay!

Idea Fair Play

Przeczytaj także

Testy krwi nie zatrzymają genowych oszustów

Alan O. Grinde

Ciągnie swój do swego również na poziomie genów?

Anna Śnieżyńska

Jeść czy nie jeść przed ćwiczeniami? Oto jest pytanie

Alan O. Grinde

Wpływ muzyki klasycznej na transplantację serca

Alan O. Grinde

Rak mózgu pokonany wirusem opryszczki

Alan O. Grinde

Dlaczego psy można udomowić, a wilki zawsze pozostaną dzikie?

Karolina Pietrzak