Sebra kala inimesele, autismi geneetika jälgimine

Sebrakalast inimeseni võib tunduda pikk tee, kuid MIT-i bioloogide meeskond uurib autismi, skisofreenia ja teiste inimese ajukahjustuste geneetilist alust, keskendudes mageveekogule.

Juhtub, et sebrakala on pikka aega uuritud aju arengu mudelina molekulaarsest, geneetilisest ja neuroteaduslikust vaatenurgast. Uues uuringus asusid teadlased uurima umbes kaheteistkümnest geenist koosnevat rühma, mis teadaolevalt puuduvad või on dubleeritud umbes 1 protsendil autistlikest patsientidest.

Kuigi enamik geenide funktsioone ei olnud teada, avastasid teadlased, et peaaegu kõik neist põhjustasid sebrakala embrüotest kustutamisel aju häireid.

Tulemused peaksid aitama teadlastel täpsustada imetajate edasiseks uurimiseks mõeldud geene, ütles bioloogiaprofessor ja MITi teaduskooli dotsaan dr Hazel Sive.

Arvatakse, et autism tuleneb erinevatest geneetilistest defektidest; see uurimus on osa laiaulatuslikust pingutusest süüdlaste geenide väljaselgitamiseks ja neile suunatud ravi väljatöötamiseks.

"See on tegelikult eesmärk - minna loomalt, kellel on molekulaarsed teed, kuid kes ei saa autistlikku käitumist, inimesteks, kellel on samad teed ja kes seda käitumist näitavad," ütles Sive.

Sive ja tema kolleegid kirjeldasid oma avastusi ajakirja veebiväljaande hiljutises artiklis Haiguste mudelid ja mehhanismid.

Sive meenutab, et mõned tema kolleegid irvitasid, kui ta esimest korda tegi ettepaneku uurida inimeste aju häireid kalades, kuid tegelikult on see loogiline lähtepunkt, ütles ta.

Aju häireid on raske uurida, kuna enamik sümptomeid on käitumuslikud ning nende käitumise taga olevad bioloogilised mehhanismid pole tema sõnul hästi mõistetavad.

"Me arvasime, et kuna me tõesti teame nii vähe, oleks hea koht alustada geenidega, mis ohustavad inimesi mitmesuguste vaimse tervise häiretega, ja uurida neid erinevaid geene süsteemis, kus neid on hõlpsasti võimalik uurida," Ütles Sive.

Need geenid kipuvad liikide lõikes olema ühesugused - konserveeritud kogu evolutsiooni ajal, alates kaladest kuni hiirteni ja inimesteni - ehkki need võivad kontrollida iga liigi mõnevõrra erinevaid tulemusi.

Uuringus keskendus Sive ja tema kolleegid geneetilisele piirkonnale, mida tuntakse kui nime 16p11.2.

„Tuum” 16p11.2 piirkond sisaldab 25 geeni. Selles piirkonnas on nii kustutusi kui ka dubleerimisi seostatud autismiga, kuid oli ebaselge, milline geenidest võib haiguse sümptomeid tegelikult tekitada.

"Sel ajal oli mõnest neist aimdus, kuid väga vähe," ütles Sive.

Sive ja tema meeskond alustasid sebrakala geenide tuvastamisest, mis on analoogsed selles piirkonnas leiduvate inimgeenidega. (Sebrakalades ei ole need geenid koondunud ühte geneetilisse tükki, vaid on hajutatud paljudesse kromosoomidesse.)

Teadlased uurisid ühte geeni korraga, summutades igaühe lühikeste nukleiinhapete ahelatega, mis on suunatud konkreetsele geenile ja takistavad selle valgu tootmist.

21 geeni puhul viis vaigistamine ebanormaalse arenguni. Enamik toodetud ajukahjustusi, sealhulgas aju või silmade vale areng, aju hõrenemine või aju vatsakeste, tserebrospinaalvedelikku sisaldavate õõnsuste täispuhumine.

Teadlased leidsid kõrvalekaldeid ka aksonite juhtmestikus, pikkades närviprognoosides, mis edastavad sõnumeid teistele neuronitele, ja kalade lihtsas käitumises. Tulemused näitavad, et 16p11.2 geenid on aju arengus väga olulised, aidates seletada selle piirkonna seost ajukahjustustega.

Pealegi suutsid teadlased taastada normaalse arengu, töödeldes kalu allasurutud geenide ekvivalentidega inimesel.

"See võimaldab teil järeldada, et see, mida õpite kalade puhul, vastab sellele, mida see geen inimestel teeb. Inimese geen ja kalageen on väga sarnased, ”rääkis Sive.

Et teada saada, milline neist geenidest võib autismi või muude häirete korral tugevalt mõjutada, püüdsid teadlased välja selgitada geenid, mis põhjustavad ebanormaalset arengut, kui nende aktiivsus väheneb 50 protsenti, mis juhtuks inimesel, kellel puudub üks koopia geen.

Teadlased tuvastasid 16p11.2 piirkonnas kaks sellist geeni. Üks, mida nimetatakse kif22, kodeerib valku, mis osaleb kromosoomide eraldamisel rakkude jagunemise ajal; teine, aldolaas a, osaleb glükolüüsis - suhkru lagundamisprotsessis raku jaoks energia saamiseks.

Kuigi sebrakala on pikka aega uuritud aju arengu mudelina, lisab uus MIT-i uuring nende kasutusele uue mõõtme, ütles San Francisco California ülikooli farmaatsiateaduste dotsent dr Su Guo.

"See on tõesti tore töö, mis näitab sebrakala tähtsust inimese psüühikahäiretega seotud haigusmehhanismide - antud juhul autismi - paljastamisel," ütles Guo, kes selles uuringus ei osalenud.

Allikas: MIT