Мутация с три копия на гена може да е причината за умствена изостаналост

Учени от Националния медицински изследователски център в Томск, Русия, откриват връзка между мутация на гена и умствената изостаналост.

Началото

За това как учените от Томския център правят откритието си, разказва проф. Игор Лебедев, заместник-директор по научната работа на Изследователския център и ръководител на лабораторията по онтогенетика в Института по медицинска генетика на Центъра.

„Всичко се случи, докато изучавахме едно семейство и открихме неочакван феномен. 13-годишният им син беше с тежка умствена изостаналост и при него открихме не обичайните две копия от гена, които се предават на детето по един от майката и бащата, а три. Това, което засили интереса ни е, че в гените на бащата открихме същите три копия, но за разлика от сина си той е абсолютно здрав“, разказва проф. Лебедев.

Провокирани от откритието си учените започват задълбочени изследвания на цялото семейство. Установяват, че бащата е получил мутацията от майка си. Така изводът, който правят специалистите от Томск, е, че ако мутацията с три копия се предава по линия на майката, тя не се проявява в потомството. Ако обаче е по линия на бащата, тогава се предава на децата. И те развиват умствена изостаналост.

>>>Мутациите в гена Caprin1 са отговорни за промени в невронни механизми, водещи до аутизъм

„Когато открихме мутацията с три копия в бащата и детето, никой не можеше да каже дали те са свързани с умствена изостаналост или не. За да дадем отговор, трябваше да разберем как тази мутация влияе на работата на нервните клетки“, обяснява проф. Лебедев и уточнява, че проучването на гените, които регулират мозъчната функция, е особено трудно, защото не могат да бъдат изследвани директно.

„При традиционното генетично изследване се взема кръв от пациента, извлича се ДНК, анализира се и се поставя диагнозата. Така се открива наследственото предразположение към множество сериозни заболявания. С мозъка всичко е по-сложно“, казва проф. Игор Лебедев.

Изследването

Проф. Лебедев, който е ръководител на проекта, признава, че насочват усилията си към търсенето на начин как да подложат на молекулярно-генетична диагностика нервните клетки.

Намират изход като използват технологията и изследванията за стволовите клетки на проф. Шиня Яманака, който получава Нобелова награда за медицина и физиология през 2012 г. за откритието си, че клетките от всеки орган могат да се превърнат в универсални стволови клетки.

Екипът на проф. Игор Лебедев взема кожа от пациент с умствена изостаналост, при който е открита мутацията и трансформира кожните клетки в ембрионални стволови клетки чрез различни процедури.

Следващият етап е превръщането на стволовите клетки в неврони, които носят новата мутация.

Така учените вече са в състояние да изучават невроните и да отговорят на въпроса дали откритата от тях мутация е наистина свързана с умствена изостаналост или, напротив, няма нищо общо с нея.

Като използват създадената от тях технология, изследователите изучават и още няколко мутации, които също могат да бъдат свързани с умствена изостаналост в детска възраст.

Резултатите

Благодарение на създадения от тях метод изследователите успяват да докажат, че са прави и да установят точно връзката между конкретната мутация и конкретното заболяване.

Определят откритието като значимо, тъй като генетиката е все още в началото на пътя по отношение оценката на клиничното значение на промените, които се откриват в генома на пациентите. В някои случаи учените могат уверено да свържат определени мутации с наследствени заболявания, например, допълнителната 21 хромозома, свързана със синдрома на Даун. В същото време не повече от 10% от установените мутации могат да бъдат свързани надеждно с определени заболявания с умствена изостаналост. При останалите 90% картината е неясна. Те могат да са причина за болестта, но е възможно да нямат нищо общо с нея, защото са случайни находки.

>>>Общо 27 точкови мутации в ДНК са свързани със синдрома дефицит на вниманието и хиперактивност

Умствената изостаналост в детството е между 1,5% и 2%, което означава, че се наблюдава при две на всеки 100 деца. В САЩ децата с аутизъм са между 6% и 8%. Както пояснява проф. Лебедев, в Русия не се открива толкова често, просто защото молекулярно-генетична диагностика се прави само в по-големите градове като Москва, Санкт Петербург и Томск.

И още за откритието

Ръководителят на екипа проф. Игор Лебедев разказва още, че след като преглеждат научната литература, разбират, че никой не е описал подобно състояние. Подготвят статия, която изпращат в чуждестранно списание. Оттам отказват да я публикуват с аргумента, че това е единствен случай и е напълно невъзможно да се докаже, че в друго семейство същата мутация ще причини подобен проблем.

Екипът не се отказва и се обръща към друго списание. Статията е публикувана. Шест месеца по-късно излиза статия на учени от Университета в Питсбърг, в която се говори за същите мутации при 14 деца. Както става ясно, след като се запознават със статията на руските си колеги, американските учени преглеждат базата с данни, в която съхраняват непубликувани резултати, и представят случаите на децата, при които са открити същите мутации.

Лаборатортията по онтогенетика

Лабораторията по онтогенетика (изучава закономерностите на генетичните нарушения по време на развитието на организма) е създадена след спечелен проект на Руската научна фондация през 2021 г. Проектът продължава до 2024 г. и е посветен изцяло на моделиране на патогенезата при наследствени заболявания, които водят до интелектуални нарушения.

Както пояснява проф. Игор Лебедев, задачата на екипа е да разбере как точно протичат генетичните процеси при наследствените мутации и как провокират развитието на заболяването, за което е необходимо създаването на системи от модели.

Лабораторията обединява няколко научни екипа. В центъра са изследователите от Националния изследователски институт по медицинска генетика на Томския център. Заедно с тях са колегите им от Института по цитология и генетика на Федералния изследователски център от Сибирския отдел на Руската академия на науките и отдела по молекулярни механизми на онтогенезата както и представителите на Нижнегородския държавен университет „Н. И. Лобачевски“ и групата учени от Федералния научен и клиничен център по физикохимична медицина в Москва.

„По този начин клиницисти, молекулярни генетици и специалисти по стволови клетки обединиха усилията и научния си потенциал, за да разработят технологии за откриването на умствената изостаналост, но и подходи към разбирането на причините за възникването й на клетъчно ниво. Чрез асистираната репродукция и предимплантационно генетично изследване сме в състояние да помогнем на семействата да предотвратят предаването на болестта“, споделя проф. Игор Лебедев.