Чем отличается нормальное развитие мозга от сбоя, который может привести к аутизму? Новое исследование ученых Еврейского университета в Иерусалиме предлагает важный шаг к ответу на этот вопрос. Специалисты выявили ген PEDS1, нарушения в работе которого могут вызывать тяжелые расстройства развития нервной системы.
Как пишет издание Ynet, результаты работы опубликованы в авторитетном научном журнале Nature Neuroscience.
титута наук о жизни Еврейского университета. В проекте также приняли участие ученые из Франции и Японии. Целью работы стало создание инструмента, который помог бы выявлять ранее неописанные расстройства нервной системы и точнее интерпретировать данные генетических анализов.
По словам профессора Шифмана, сегодня многим детям с задержками развития проводят полное или частичное генетическое секвенирование. Однако результат нередко представляет собой длинный список генетических изменений, значение которых остается неясным.
«Иногда все просто - найденный ген уже описан в литературе и связан с конкретным заболеванием. Но во многих случаях таких описаний нет, а вариаций слишком много, чтобы сразу понять, какая из них является ключевой», - объясняет ученый.
Решением этой проблемы стала база данных, разработанная в рамках исследования по инициативе аспирантки Аланы Амелан. Она позволяет оценивать функцию каждого гена в контексте формирования нервной системы.
Созданная учеными карта генома показывает, какие гены играют решающую роль в формировании нейронов и на каких этапах развития мозга они особенно важны. В отличие от предыдущих исследований, работа охватила весь геном, а не отдельные гены.
«Мы знаем, какие гены критически важны в целом, а какие - на конкретных стадиях развития нейронов», - отметил профессор Шифман.
Отправной точкой исследования стал вопрос: какие гены должны работать без сбоев, чтобы клетки мозга развивались нормально. Чтобы ответить на него, ученые использовали технологию CRISPR - так называемые «генетические ножницы», позволяющие точечно отключать гены.
Исследователи поочередно отключили почти 20 тысяч генов в эмбриональных стволовых клетках мыши и наблюдали, как это влияет на их способность превращаться в нейроны. В результате было выявлено 331 ген, критически важный для формирования нервной системы.
Примерно две трети из них ранее не связывались с известными расстройствами развития.
«Мы считаем, что эти гены могут быть факторами еще не выявленных заболеваний», - подчеркнул профессор Шифман.
Из общего массива данных ученые подробно изучили восемь генов. Пять из них были обнаружены у людей с генетическими изменениями и ранее неописанными расстройствами нервной системы.
Одним из ключевых открытий стало выявление гена PEDS1. Он отвечает за выработку особого типа липидов - важного компонента клеточных мембран и миелина, жировой оболочки нервных волокон. Однако его роль оказалась шире: ген также необходим для нормального формирования и развития нейронов.
Эксперименты показали, что отключение PEDS1 у мышей приводит к серьезным нарушениям развития мозга, включая уменьшение его размеров. Аналогичные мутации были обнаружены у двух детей из разных семей - у них наблюдались выраженная задержка развития и микроцефалия.
Дополнительные исследования подтвердили, что PEDS1 критически важен для формирования, дифференцировки и правильной миграции нейронов в развивающемся мозге.
Работа также позволила лучше понять механизмы наследования расстройств нервной системы и различить разные пути, ведущие к аутизму. Ученые пришли к выводу, что ранние нарушения формирования мозга могут играть ключевую роль в развитии аутистического спектра.
В перспективе эти данные могут значительно улучшить генетическую диагностику, помочь в консультировании семей и заложить основу для поиска новых методов профилактики и лечения расстройств нервной системы.
