Исследователи из школы медицины Университета Мэриленда (UMSOM) определили новый ген, который может быть связан с определенными нарушениями развития нервной системы и умственными отклонениями. Исследователи считают, что обнаружение генов, участвующих в определенных типах нарушений развития, является важным первым шагом в определении причины этих нарушений и, в конечном итоге, в разработке потенциальных методов их лечения. Статья была недавно опубликована в Американском журнале генетики человека.
Около 3 процентов населения мира имеет умственную отсталость. До половины случаев связаны с генетикой, однако, поскольку многие тысячи генов участвуют в развитии мозга, было трудно определить конкретную причину для каждого пациента.
После того, как исследователи идентифицировали ген, они работали с сотрудниками, чтобы поставить клинический диагноз еще 10 семьям по всему миру, у которых были родственники с этим заболеванием. Исследователи также использовали рыбок данио, чтобы показать роль гена в развитии и выживании, продемонстрировав его важность для правильного функционирования нейронов мозга.
"Наша цель – найти как можно больше этих генов, необходимых для функционирования мозга, и передать эти знания пациентам и их семьям, чтобы поставить клинически значимый генетический диагноз," говорит Сайма Риазуддин, Ph.D., Магистр здравоохранения, MBA, профессор кафедры оториноларингологии-зав & Хирургия шеи и биохимия & Молекулярная биология в UMSOM.
Доктор. Риазуддин и ее команда регулярно сотрудничают с несколькими учеными в Пакистане, изучающими группу из 350 географически изолированных семей, что в результате привело к инбридингу, приводящему к генетическим нарушениям, таким как расстройство нервного развития и умственная отсталость.
Команда сосредоточилась на одной конкретной семье с двумя братьями и дядей с симптомами умственной отсталости, задержкой речи и другими вехами развития и эпилепсией. Другие члены семьи с подобными симптомами уже умерли в детстве или раннем взрослении. Доктор. Риазуддин и ее команда определили ген AP1G1 как виновника.
Затем, в сотрудничестве с 27 другими учреждениями, ее команда смогла идентифицировать десять других семей с вариациями в том же гене, которые привели к задержке роста и умственной отсталости. Эти семьи жили в Италии, Германии, Нидерландах, Польше и США.
Чтобы определить роль гена в развитии, исследователи создали рыбок данио без Ap1g1. Все эмбрионы рыбок данио начали отмирать к четвертому дню. Когда исследователи добавили обратно мутировавшие версии генов, такие как те, что были обнаружены в семьях с расстройством нервного развития и умственной отсталостью, они наблюдали спектр симптомов с отмиранием некоторых эмбрионов рыбок данио, некоторые с серьезными структурными дефектами, а другие с незначительными деформациями хвоста.
Ген AP1G1 содержит схемы для создания белка адаптера Protein 1 gamma 1 (AP1γ1). Этот белок является одним из пяти компонентов, составляющих комплекс адаптера белка, который создает транспортные пузырьки для перемещения материалов по клеткам.
"Думайте об этих транспортных пузырьках как о небольших транспортных средствах, например грузовиках, которые должны загружать, транспортировать и разгружать свой груз вокруг ячеек (e.грамм. нейроны), чтобы обеспечить необходимую клетку для функционирования," говорит доктор. Риазуддин.
Доктор. Команда Риазуддина создала нормальные и мутантные версии AP1G1, которые они поместили в клетки млекопитающих с молекулами груза, помеченными красным. Клетки с мутантными версиями AP1G1 имели везикулы, которые задерживали доставку своего груза или вообще не доставляли его.
"Улучшение клинической диагностики этих нарушений развития может в конечном итоге предоставить новые цели для лечения, чтобы в один прекрасный день иметь возможность лечить эти состояния, позволяя большему количеству людей жить независимо," говорит E. Альберт Рис, MD, Ph.D., MBA, исполнительный вице-президент по медицинским вопросам, UM Baltimore, и John Z. и Акико К. Заслуженный профессор и декан Медицинского факультета Мэрилендского университета Бауэрса.