Lo studio Zebrafish aiuta i geni ID legati all'autismo e alla schizofrenia

I ricercatori del Duke University Medical Center hanno recentemente trapiantato una serie di geni umani in un pesce zebra e poi l'hanno utilizzato per identificare i geni responsabili delle dimensioni della testa alla nascita. La dimensione della testa nei bambini umani è correlata all'autismo, così come ad altri importanti disturbi neurologici, come la schizofrenia.

"Nella ricerca medica, abbiamo bisogno di sezionare gli eventi in biologia in modo da poter comprendere i meccanismi precisi che danno origine ai tratti del neurosviluppo", ha detto l'autore senior Nicholas Katsanis, Ph.D., professore di biologia dello sviluppo, pediatria e biologia cellulare.

Katsanis ha detto di sapere che una regione sul cromosoma 16 era uno dei maggiori contributori genetici all'autismo e alla schizofrenia, ma una conversazione in un incontro medico europeo gli ha indicato informazioni che i cambiamenti all'interno di quella stessa regione erano anche correlati ai cambiamenti nelle dimensioni della testa di un neonato. .

Il problema era difficile da affrontare perché la regione aveva grandi delezioni e duplicazioni nel DNA, che sono le mutazioni più comuni negli esseri umani, ha detto, aggiungendo: "L'interpretazione è estremamente difficile".

Questo perché una duplicazione del DNA o una mancanza di DNA di solito coinvolge diversi geni.

"È molto difficile passare da 'qui è una regione con molti geni, a volte oltre i 50' 'a' questi sono i geni che guidano questa patologia '", ha detto Katsanis.

Poi ha avuto un momento di lampadina. L'area del genoma che i ricercatori stavano esplorando ha dato origine a difetti opposti in termini di crescita delle cellule cerebrali.

"Ci siamo resi conto che la sovraespressione di un gene in questione potrebbe dare un fenotipo - una testa più piccola - mentre spegnendo lo stesso gene potrebbe produrre l'altro, una testa più grande", ha detto.

I ricercatori hanno trapiantato un'area di duplicazione comune del cromosoma umano 16 noto per contenere 29 geni in embrioni di pesce zebra e poi hanno sistematicamente aumentato l'attività per scoprire che potrebbe causare una piccola testa (microcefalia). Hanno quindi soppresso lo stesso set di geni per vedere se qualcuno di loro causava il difetto reciproco: teste più grandi (macrocefalia).

I ricercatori sapevano che la delezione della regione che conteneva questi 29 geni si è verificata nell'1,7% dei bambini con autismo, ha detto.

Il team ha impiegato alcuni mesi per sezionare una simile "variante del numero di copie" - un'alterazione del genoma che si traduce in un numero anormale di una o più sezioni di DNA cromosomico, ha riferito.

"Ora possiamo passare da una scoperta genetica sensibile al dosaggio e iniziare a porre domande ragionevoli su questo gene in quanto riguarda i tratti neurocognitivi, il che è un grande salto", ha detto Katsanis, spiegando che neurocognitivo si riferisce alla capacità di pensare, concentrarsi, ragionare, ricordare, elaborare le informazioni, imparare, capire e parlare.

Katsanis ammette che ci sono "importanti limitazioni nello studio del comportamento autistico o schizofrenico nel pesce zebra, ma possiamo misurare le dimensioni della testa, la dimensione della mascella o le anomalie facciali".

Il gene in questione, KCTD13, è responsabile della dimensione della testa nel pesce zebra regolando la creazione e la distruzione di nuove cellule cerebrali. Questa scoperta ha consentito al team di concentrarsi sul gene analogo negli esseri umani.

"Questo gene contribuisce ai casi di autismo e probabilmente è associato alla schizofrenia e anche all'obesità infantile", ha detto Katsanis.

Una volta che il gene è stato scoperto, i ricercatori possono esaminare la proteina che produce. "Una volta che hai la proteina, puoi iniziare a porre preziose domande funzionali e imparare cosa fa il gene nell'animale o nell'uomo", ha detto Katsanis.

Le varianti del numero di copie, come quelle che questo team ha trovato sul cromosoma 16, sono ora ritenute una delle fonti più comuni di mutazioni genetiche. Centinaia, se non migliaia, di tali delezioni e duplicazioni cromosomiche sono state trovate in pazienti con una vasta gamma di problemi clinici, in particolare disturbi dello sviluppo neurologico, ha detto il ricercatore.

"Ora potremmo avere uno strumento efficiente per sezionarli, che ci dà la capacità di migliorare sia la diagnosi che la comprensione dei meccanismi della malattia", ha detto Katsanis.

Lo studio è stato pubblicato online sulla rivista Natura.

Fonte: Duke University Medical Center