Zebrafisch-Studie hilft ID-Genen im Zusammenhang mit Autismus, Schizophrenie
Forscher des Duke University Medical Center haben kürzlich eine Reihe menschlicher Gene in einen Zebrafisch transplantiert und damit Gene identifiziert, die für die Kopfgröße bei der Geburt verantwortlich sind. Die Kopfgröße bei menschlichen Babys hängt mit Autismus sowie anderen wichtigen neurologischen Störungen wie Schizophrenie zusammen.
"In der medizinischen Forschung müssen wir Ereignisse in der Biologie analysieren, damit wir die genauen Mechanismen verstehen können, die zu neurologischen Entwicklungsmerkmalen führen", sagte der leitende Autor Nicholas Katsanis, Ph.D., Professor für Entwicklungsbiologie, Pädiatrie und Zellbiologie.
Katsanis sagte, er wisse, dass eine Region auf Chromosom 16 einer der größten genetischen Ursachen für Autismus und Schizophrenie sei. Ein Gespräch auf einem europäischen medizinischen Treffen wies ihn jedoch auf Informationen hin, dass Veränderungen innerhalb derselben Region auch mit Veränderungen der Kopfgröße eines Neugeborenen zusammenhängen .
Das Problem sei schwer zu lösen, da die Region große Deletionen und Duplikationen in der DNA aufwies, die die häufigsten Mutationen beim Menschen darstellen. Er fügte hinzu: "Die Interpretation ist erschreckend schwer."
Dies liegt daran, dass eine Duplizierung von DNA oder fehlende DNA normalerweise mehrere Gene umfasst.
"Es ist sehr schwierig, von" hier ist eine Region mit vielen Genen, manchmal über 50 "zu" dies sind die Gene, die diese Pathologie antreiben "zu wechseln", sagte Katsanis.
Dann hatte er einen Moment mit einer Glühbirne. Der Bereich des Genoms, den die Forscher untersuchten, führte zu entgegengesetzten Defekten hinsichtlich des Wachstums der Gehirnzellen.
"Wir haben erkannt, dass die Überexpression eines fraglichen Gens einen Phänotyp - einen kleineren Kopf - ergeben kann, während das Abschalten desselben Gens den anderen, einen größeren Kopf, ergeben kann", sagte er.
Die Forscher transplantierten einen gemeinsamen Duplikationsbereich des menschlichen Chromosoms 16, von dem bekannt ist, dass er 29 Gene enthält, in Zebrafischembryonen und stellten dann systematisch die Aktivität auf, um herauszufinden, was einen kleinen Kopf verursachen könnte (Mikrozephalie). Sie unterdrückten dann denselben Gensatz, um festzustellen, ob einer von ihnen den wechselseitigen Defekt verursachte: größere Köpfe (Makrozephalie).
Die Forscher wussten, dass die Deletion der Region, die diese 29 Gene enthielt, bei 1,7 Prozent der Kinder mit Autismus auftrat, sagte er.
Das Team brauchte einige Monate, um eine solche „Kopienzahlvariante“ zu präparieren - eine Veränderung des Genoms, die zu einer abnormalen Anzahl von einem oder mehreren Abschnitten chromosomaler DNA führt, berichtete er.
"Jetzt können wir von einem dosisempfindlichen genetischen Befund ausgehen und vernünftige Fragen zu diesem Gen stellen, da es sich um neurokognitive Merkmale handelt, was ein großer Sprung ist", erklärte Katsanis. Neurokognitiv bezieht sich auf die Fähigkeit zu denken, sich zu konzentrieren. Vernunft, erinnere dich, verarbeite Informationen, lerne, verstehe und spreche.
Katsanis räumt ein, dass es "große Einschränkungen bei der Untersuchung von autistischem oder schizophrenem Verhalten bei Zebrafischen gibt, aber wir können Kopfgröße, Kiefergröße oder Gesichtsanomalien messen".
Das fragliche Gen, KCTD13, ist für die Steigerung der Kopfgröße im Zebrafisch verantwortlich, indem es die Bildung und Zerstörung neuer Gehirnzellen reguliert. Diese Entdeckung ermöglichte es dem Team, sich auf das analoge Gen beim Menschen zu konzentrieren.
"Dieses Gen trägt zu Autismusfällen bei und ist wahrscheinlich mit Schizophrenie und auch Fettleibigkeit bei Kindern verbunden", sagte Katsanis.
Sobald das Gen entdeckt wurde, können Forscher das Protein untersuchen, das es produziert. "Sobald Sie das Protein haben, können Sie wertvolle funktionelle Fragen stellen und lernen, was das Gen beim Tier oder beim Menschen bewirkt", sagte Katsanis.
Kopienzahlvarianten, wie sie dieses Team auf Chromosom 16 gefunden hat, gelten heute als eine der häufigsten Quellen für genetische Mutationen. Hunderte, wenn nicht Tausende solcher chromosomalen Deletionen und Duplikationen wurden bei Patienten mit einem breiten Spektrum klinischer Probleme, insbesondere neurologischen Entwicklungsstörungen, gefunden, sagte der Forscher.
"Jetzt haben wir möglicherweise ein effizientes Instrument zur Präparation, mit dem wir sowohl die Diagnose als auch das Verständnis der Krankheitsmechanismen verbessern können", sagte Katsanis.
Die Studie wurde online in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.
Quelle: Duke University Medical Center
