ТПС: Международен екип от учени е идентифицирал стотици гени, които са жизненоважни за ранното развитие на мозъка

Международен екип от учени е идентифицирал стотици гени, които са жизненоважни за ранното развитие на мозъка, разказва израелската новинарска агенция ТПС. 
Откритието хвърля нова светлина върху биологичните основи на разстройства, свързани с мозъка, включително аутизма, и описва досега непознато генетично състояние, което нарушава развитието на мозъка, съобщиха от Еврейския университет в Йерусалим.
Проучването използва мащабна CRISPR технология за генно редактиране, за да определи систематично кои гени са необходими, докато ембрионалните стволови клетки се превръщат в мозъчни клетки.
Проучването е ръководено от проф. Сагив Шифман от Института по науки за живота, който изучава живите организми и процеси, към Еврейския университет, в сътрудничество с проф. Бинац Ялчин от френския Национален институт по здравеопазване и медицински изследвания (НИЗМИ), и обединява учени от Израел, Франция и Япония. Целта им е да отговорят на фундаментален въпрос в невронауката: кои гени са необходими за изграждането на здрав мозък и какво се случва, когато този процес се наруши?
Чрез т.нар. CRISPR нокаут скрининг (систематично изключване на гени в целия геном, за да се открие кои са жизненоважни за дадени функции - бел. ред.) на целия геном учените поетапно изключват близо 20 000 гена в ембрионални стволови клетки, докато те се специализират в конкретни видове нервни клетки. Така учените проследяват кои гени са абсолютно необходими за нормалното развитие на невроните. В резултат са идентифицирани 331 ключови гена, без които не може да се осъществи нормално образуване на нервни клетки, като много от тях досега не са били свързвани с мозъчното развитие.
Макар резултатите да засягат широк спектър от състояния, при които се получават разстройства в мозъчното възприятие, особено силно изпъкват изводите, свързани с аутизма. Данните показват, че не всички невроразвойни разстройства възникват по един и същ генетичен механизъм и че моментът, в който се проявява генетичното нарушение по време на развитието на мозъка, е решаващо. 
Според изследването гените, които са критично важни за основното оцеляване на клетките, по-често се свързват с цялостно изоставане в развитието. За разлика от тях, гените, които са ключови в точно определени етапи от формирането на нервните клетки, показват по-силна връзка с аутизма. Това помага да се обясни защо аутизмът често има различна клинична картина от други невроразвойни разстройства, дори когато симптомите частично се припокриват.
Базата данни включва както вече известни, така и напълно нови гени, свързани с аутизма. Около 100 от 331-те идентифицирани гена вече са били асоциирани с невроразвойни нарушения, но по-голямата част представляват нови потенциални обекти за бъдещи изследвания, което значително разширява полето за научно търсене.
Освен това проучването описва и ново невроразвойно заболяване, свързано с мутации в гена PEDS1. Този ген е необходим за синтеза на плазмалогени - специализирани липиди в клетъчните мембрани, които са особено изобилни в миелина - изолиращия слой около нервните влакна. В CRISPR анализа PEDS1 се откроява като критичен за развитието на нервните клетки, като липсата му води до намален размер на мозъка.
Генетичен анализ на две несвързани семейства открива редки мутации в PEDS1 при деца с тежко изоставане в развитието и необичайно малък мозък. Допълнителни експерименти потвърждават, че деактивирането на този ген нарушава нормалното развитие на мозъка, включително образуването и миграцията на невроните, което дава ясно обяснение за наблюдаваните клинични симптоми.
Изследването дава и ценна информация за моделите на наследяване. Установено е, че гени, които регулират презаписването в РНК и хроматина, по-често са свързани с наследствени заболявания, при които е достатъчна мутация в едно копие на гена. За разлика от тях, метаболитни гени като PEDS1 по-често водят до рецесивни заболявания, които имат мутации и в двете копия. Това може да помогне на клиницистите по-добре да приоритизират гени при интерпретацията на генетични тестове.
За да бъдат резултатите максимално полезни, екипът е създал отворена онлайн база данни с пълните резултати от CRISPR скрининга. Инициативата се ръководи от докторантката Алана Амелан, а според проф. Шифман целта е данните да служат на цялата научна общност.
В перспектива новата "карта на генетичната необходимост" ще служи като платформа за бъдещи открития. Следващата стъпка, по думите на Шифман, е задълбочено изследване на механизмите на конкретни гени, свързани с аутизма, разликите между половете в диагностиката и биологичните причини за голямото клинично разнообразие на това разстройство.
(Тази информация се разпространява по споразумение между БТА и ТПС)