Cá ngựa vằn thành người, theo dõi di truyền bệnh tự kỷ
Như điều đó xảy ra, cá ngựa vằn từ lâu đã được nghiên cứu như một hình mẫu cho sự phát triển não bộ từ các quan điểm phân tử, di truyền và khoa học thần kinh. Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu bắt đầu khám phá một nhóm khoảng hai chục gen được biết là bị thiếu hoặc được sao chép ở khoảng 1% bệnh nhân tự kỷ.
Mặc dù hầu hết các chức năng của gen chưa được biết, nhưng các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng gần như tất cả chúng đều tạo ra các bất thường về não khi bị xóa trong phôi cá ngựa vằn.
Tiến sĩ Hazel Sive, giáo sư sinh học và phó hiệu trưởng của Trường Khoa học MIT cho biết, phát hiện này sẽ giúp các nhà nghiên cứu xác định các gen để nghiên cứu sâu hơn ở động vật có vú.
Tự kỷ được cho là phát sinh từ nhiều loại khiếm khuyết di truyền; nghiên cứu này là một phần của nỗ lực rộng rãi để xác định các gen thủ phạm và phát triển các phương pháp điều trị nhắm vào chúng.
Sive cho biết: “Đó thực sự là mục tiêu - để đi từ một động vật có chung con đường phân tử, nhưng không có hành vi tự kỷ, thành con người có cùng con đường và thể hiện những hành vi này”.
Sive và các đồng nghiệp của cô đã mô tả những phát hiện của họ trong một bài báo gần đây trên ấn bản trực tuyến của tạp chí Các mô hình và cơ chế dịch bệnh.
Sive nhớ lại rằng một số đồng nghiệp của cô đã cười khúc khích khi lần đầu tiên cô đề xuất nghiên cứu các rối loạn não người ở cá, nhưng đó thực sự là một điểm khởi đầu hợp lý, cô nói.
Bà cho biết, các rối loạn não rất khó nghiên cứu vì hầu hết các triệu chứng là hành vi, và các cơ chế sinh học đằng sau những hành vi đó vẫn chưa được hiểu rõ.
"Chúng tôi nghĩ rằng vì chúng tôi thực sự biết quá ít, nên một nơi tốt để bắt đầu sẽ là với các gen gây nguy cơ mắc các chứng rối loạn sức khỏe tâm thần ở con người và nghiên cứu các gen khác nhau này trong một hệ thống nơi chúng có thể dễ dàng được nghiên cứu," Sive cho biết.
Các gen đó có xu hướng giống nhau giữa các loài - được bảo tồn trong suốt quá trình tiến hóa, từ cá, chuột đến người - mặc dù chúng có thể kiểm soát các kết quả hơi khác nhau ở mỗi loài.
Trong nghiên cứu, Sive và các đồng nghiệp của cô tập trung vào vùng di truyền được gọi là 16p11.2.
Vùng 16p11.2 “lõi” bao gồm 25 gen. Cả hai lần xóa và sao chép trong vùng này đều có liên quan đến chứng tự kỷ, nhưng không rõ gen nào có thể thực sự tạo ra các triệu chứng của bệnh.
Sive nói: “Vào thời điểm đó, có rất nhiều thông tin về một số người trong số họ, nhưng rất ít.
Sive và nhóm của cô đã bắt đầu bằng cách xác định gen của cá ngựa vằn tương tự như gen của con người được tìm thấy ở vùng này. (Ở cá ngựa vằn, các gen này không tập hợp thành một đoạn di truyền đơn lẻ mà nằm rải rác trên nhiều nhiễm sắc thể.)
Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu từng gen một, làm câm lặng từng gen bằng các chuỗi axit nucleic ngắn nhắm vào một gen cụ thể và ngăn không cho protein của nó được sản xuất.
Đối với 21 gen, sự im lặng dẫn đến sự phát triển bất thường. Hầu hết các thâm hụt não được tạo ra, bao gồm sự phát triển không thích hợp của não hoặc mắt, mỏng não hoặc lạm phát não thất, các khoang chứa dịch não tủy.
Các nhà nghiên cứu cũng tìm thấy những bất thường trong hệ thống dây của các sợi trục, các hình chiếu dài của dây thần kinh mang thông điệp đến các tế bào thần kinh khác và trong các hành vi đơn giản của cá. Kết quả cho thấy gen 16p11.2 rất quan trọng trong quá trình phát triển não bộ, giúp giải thích mối liên hệ giữa vùng này và các rối loạn não bộ.
Hơn nữa, các nhà nghiên cứu có thể khôi phục sự phát triển bình thường bằng cách điều trị cá với các gen tương đương của con người đã bị kìm hãm.
“Điều đó cho phép bạn suy luận rằng những gì bạn đang học ở cá tương ứng với những gì gen đó đang làm ở người. Gien người và gien cá rất giống nhau, ”Sive nói.
Để tìm ra gen nào trong số những gen này có thể có tác động mạnh đến chứng tự kỷ hoặc các rối loạn khác, các nhà nghiên cứu đã xác định các gen tạo ra sự phát triển bất thường khi hoạt động của chúng giảm 50%, điều này sẽ xảy ra ở những người thiếu một bản sao của gen.
Các nhà nghiên cứu đã xác định được hai gen như vậy trong vùng 16p11.2. Một, được gọi là kif22, mã cho một protein liên quan đến sự phân tách các nhiễm sắc thể trong quá trình phân chia tế bào; một loại khác, aldolase a, tham gia vào quá trình đường phân - quá trình phân hủy đường để tạo ra năng lượng cho tế bào.
Tiến sĩ Su Guo, phó giáo sư khoa học dược phẩm tại Đại học California tại San Francisco, cho biết: Mặc dù cá ngựa vằn từ lâu đã được nghiên cứu như một mô hình phát triển não bộ, nhưng nghiên cứu mới của MIT đã bổ sung một khía cạnh mới về tính hữu dụng của chúng.
Guo, người không tham gia nghiên cứu này cho biết: “Đây thực sự là một công trình tốt cho thấy tầm quan trọng của cá ngựa vằn trong việc tiết lộ cơ chế bệnh tật liên quan đến rối loạn tâm thần ở con người - trong trường hợp này là chứng tự kỷ.
Nguồn: MIT
