Nghiên cứu về cá ngựa vằn giúp xác định các gen có liên quan đến chứng tự kỷ, tâm thần phân liệt
Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Y tế Đại học Duke gần đây đã cấy ghép một bộ gen người vào cá ngựa vằn và sau đó sử dụng nó để xác định các gen chịu trách nhiệm về kích thước đầu khi mới sinh. Kích thước đầu ở trẻ sơ sinh có liên quan đến chứng tự kỷ, cũng như các rối loạn thần kinh chính khác, chẳng hạn như bệnh tâm thần phân liệt.
Tác giả cao cấp Nicholas Katsanis, tiến sĩ, giáo sư về sinh học phát triển, nhi khoa và sinh học tế bào cho biết: “Trong nghiên cứu y học, chúng ta cần phân tích các sự kiện trong sinh học để có thể hiểu cơ chế chính xác làm phát sinh các đặc điểm phát triển thần kinh.
Katsanis cho biết anh biết rằng một vùng trên nhiễm sắc thể 16 là một trong những yếu tố di truyền lớn nhất góp phần gây ra chứng tự kỷ và tâm thần phân liệt, nhưng một cuộc trò chuyện tại một cuộc họp y tế ở châu Âu đã chỉ cho anh ta thông tin rằng những thay đổi trong cùng vùng đó cũng liên quan đến sự thay đổi kích thước đầu của trẻ sơ sinh. .
Ông cho biết thêm, vấn đề này rất khó giải quyết vì khu vực này có sự mất đoạn và nhân đôi lớn trong DNA, đây là những đột biến phổ biến nhất ở người, ông nói thêm, “Việc diễn giải rất khó.”
Đó là vì sự nhân đôi của DNA hoặc DNA bị thiếu thường liên quan đến một số gen.
Katsanis nói: “Rất khó để đi từ“ đây là vùng có nhiều gen, đôi khi trên 50 ”sang“ đây là những gen đang thúc đẩy bệnh lý này ”.
Sau đó, anh ấy có một khoảnh khắc bóng đèn. Các khu vực của bộ gen mà các nhà nghiên cứu đang khám phá đã làm phát sinh những khiếm khuyết trái ngược về sự phát triển của tế bào não.
Ông nói: “Chúng tôi nhận ra rằng biểu hiện quá mức một gen được đề cập có thể tạo ra một kiểu hình - một cái đầu nhỏ hơn - trong khi tắt cùng một gen có thể tạo ra một cái đầu lớn hơn.
Các nhà nghiên cứu đã cấy một vùng nhân đôi chung của nhiễm sắc thể số 16 của người được biết là chứa 29 gen vào phôi cá ngựa vằn và sau đó tiến hành một cách hệ thống các hoạt động để tìm ra nguyên nhân có thể gây ra chứng đầu nhỏ (tật đầu nhỏ). Sau đó, họ triệt tiêu cùng một bộ gen để xem liệu gen nào trong số chúng gây ra khiếm khuyết tương hỗ: đầu lớn hơn (tật đầu to).
Các nhà nghiên cứu biết rằng việc xóa vùng chứa 29 gen này xảy ra ở 1,7% trẻ em mắc chứng tự kỷ, ông nói.
Nhóm nghiên cứu đã mất vài tháng để mổ xẻ một “biến thể số bản sao” - một sự thay đổi bộ gen dẫn đến số lượng bất thường của một hoặc nhiều đoạn DNA nhiễm sắc thể, ông báo cáo.
“Bây giờ chúng ta có thể đi từ một phát hiện di truyền nhạy cảm với liều lượng và bắt đầu đặt những câu hỏi hợp lý về gen này vì nó liên quan đến các đặc điểm nhận thức thần kinh, đó là một bước tiến lớn,” Katsanis nói, giải thích nhận thức thần kinh đề cập đến khả năng suy nghĩ, tập trung, lý do, ghi nhớ, xử lý thông tin, học, hiểu và nói.
Katsanis thừa nhận có "những hạn chế lớn trong việc nghiên cứu hành vi tự kỷ hoặc tâm thần phân liệt ở cá ngựa vằn, nhưng chúng tôi có thể đo kích thước đầu, kích thước hàm hoặc các bất thường trên khuôn mặt."
Gen được đề cập, KCTD13, chịu trách nhiệm thúc đẩy kích thước đầu ở cá ngựa vằn bằng cách điều chỉnh việc tạo ra và phá hủy các tế bào não mới. Khám phá này cho phép nhóm nghiên cứu tập trung vào gen tương tự ở người.
Katsanis nói: “Gen này góp phần vào các trường hợp tự kỷ, và có lẽ liên quan đến bệnh tâm thần phân liệt và béo phì ở trẻ em.
Khi gen đã được phát hiện, các nhà nghiên cứu có thể kiểm tra protein mà nó tạo ra. Katsanis nói: “Một khi bạn có protein, bạn có thể bắt đầu đặt những câu hỏi chức năng có giá trị và tìm hiểu tác dụng của gen này ở động vật hoặc con người.
Các biến thể số sao chép, chẳng hạn như biến thể mà nhóm này tìm thấy trên nhiễm sắc thể 16, hiện được cho là một trong những nguồn đột biến gen phổ biến nhất. Nhà nghiên cứu cho biết, hàng trăm, nếu không muốn nói là hàng nghìn, các trường hợp mất đoạn và sao chép nhiễm sắc thể như vậy đã được tìm thấy ở những bệnh nhân có nhiều vấn đề lâm sàng, đặc biệt là rối loạn phát triển thần kinh.
Katsanis nói: “Bây giờ chúng ta có thể có một công cụ hiệu quả để mổ xẻ chúng, mang lại cho chúng ta khả năng cải thiện cả chẩn đoán và hiểu biết về cơ chế bệnh tật.
Nghiên cứu được công bố trực tuyến trên tạp chí Thiên nhiên.
Nguồn: Trung tâm Y tế Đại học Duke
