Neuer genetischer Treiber von Autismus und anderen Entwicklungsstörungen identifiziert

Neuer genetischer Treiber von Autismus und anderen Entwicklungsstörungen identifiziert

Ein Forschungsteam, bestehend aus Professor Takumi Toru der Universität Kobe (zusätzlich ein leitender Gastwissenschaftler am RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research) und Assistenzprofessorin Tamada Kota, beide aus der Physiologieabteilung der Graduate School of Medicine, hat tatsächlich eine kausale Genetik ( Necdin, NDN) in Computermäusen der Autismus-Version, die die Chromosomen-Unregelmäßigkeit aufweisen, die als Doppelzahlvariante bezeichnet wird.

Die Wissenschaftler wollen das molekulare System der NDN-Genetik aufhellen, um neue Therapieansätze für Entwicklungsstörungen des Autismus zu entwickeln.

Diese Forschungsstudienergebnisse wurden veröffentlicht in Nature Communications Juli 1, 2021.

Obwohl die Zahl der Menschen, die mit Autismus (Autismus-Range-Problem) identifiziert wurden, tatsächlich erheblich zugenommen hat, sind einige Elemente dieses Entwicklungsproblems immer noch nicht gut verstanden. Seine Gründe werden direkt in genetische Elemente und ökologische Elemente unterteilt. Innerhalb dieser genetischen Elemente wurden bei autistischen Menschen tatsächlich bestimmte doppelte Zahlenvarianten entdeckt; als Beispiel die Replikation von Chromosom 15q11-q13. Diese Probleme im Bereich 15q11-q13 werden direkt in mütterlich erworbene und väterlich erhaltene chromosomale Replikationssituationen aufgeteilt. Es ist bekannt, dass die Ube3a-Genetik die mütterlicherseits erhaltene chromosomale Replikation antreibt. Es wird jedoch nicht erkannt, welche Genetik für die väterlich gewonnene Replikation wichtig ist.

Dieses Forschungsteam war früher erfolgreich bei der Etablierung einer Computermaus-Version der 15q11-q13-Replikation (15q-dup-Computermaus). Mit dieser Computermaus-Version identifizierten sie viele Probleme in väterlich erhaltenen chromosomalen Replikationssituationen, bestehend aus autismusähnlichen Gewohnheiten und Problemen in der dendritischen Rückenentwicklung. Die Wissenschaftler konnten jedoch nicht feststellen, welche Genetik für autismusähnliche Handlungen verantwortlich ist, da dieser Bereich mehrere nicht kodierende RNA-Partikel und Genetik umfasst, die gesunde Proteine ​​kodieren.

Neuer genetischer Treiber von Autismus und anderen Entwicklungsstörungen identifiziert

Bei 15q-dup-Computermäusen gibt es eine Vielzahl von Genetiken, da die Replikation den 6-Mb-Bereich erreicht. Frühere Forschungsstudien ergaben, dass Verhaltensprobleme nicht durch mütterlicherseits erhaltene chromosomale Replikation verursacht wurden, daher wurden etwa 2 MB weggelassen. Was die weiterhin 4 MB angeht, entwickelten die Wissenschaftler zunächst eine neue 1.5-Megabyte-Replikations-Computer-Maus-Version und untersuchten Aktionsprobleme. Aus den Ergebnissen waren sie nicht in der Lage, irgendeine Art von autismusähnlichen Verhaltensproblemen bei 1.5 Megabyte großen Replikationscomputermäusen zu bestimmen. Folglich haben die Wissenschaftler diese 1.5 Megabyte weggelassen, so dass ihnen 3 Protein-kodierende Genetiken als machbare Perspektiven blieben.

Als nächstes wurden diese 3 Genetiken mittels In-Utero-Elektroporation direkt in den Kortex von Computermäusen präsentiert. Die Wissenschaftler ermittelten den Rückumsatz (Entwicklung und Entfernung von dendritischen Wirbelsäulen über einen Zeitraum von zwei Tagen) in vivo unter Verwendung einer Zwei-Photonen-Mikroskoplinse und stellten fest, dass sich die Anzahl der Wirbelsäulen bei der Präsentation der Ndn-Genetik deutlich erhöht hat (Abbildung 1A-C). Darüber hinaus zeigte die Morphologiekategorie dieser Wirbelsäulen, dass die Masse verfrüht war. Dies zeigt, dass die Ndn-Genetik die Entwicklung und das Wachstum von dendritischen Wirbelsäulen während der gesamten Entwicklungsphase kontrolliert (Abbildung 1D).

Mit CRISPR-Cas9 eliminierten die Wissenschaftler schließlich das eine Duplikat der Ndn-Genetik aus der 15q-dup-Computermaus-Version, um Computermäuse mit einer stabilisierten genomischen Duplikatszahl für diese Genetik (15q-dupΔNdn-Computermaus) herzustellen. Mit dieser Version zeigten sie, dass die bei 15q-dup-Computermäusen beobachteten Probleme (ungewöhnlicher Rückumsatz und verringerter repressiver synaptischer Input) gemildert werden können (Abbildung 2).

Neuer genetischer Treiber von Autismus und anderen Entwicklungsstörungen identifiziert

Schließlich überprüften die Wissenschaftler, ob die früher beobachteten autismusähnlichen Gewohnheiten bei 15q-dup-Computermäusen (bestehend aus verstärkter Angst in einer neuen Umgebung, geringerer Geselligkeit und verstärkter Beharrlichkeit) bei 15q-dup-Ndn-Computermäusen auftraten. Sie zeigten, dass die meisten Verhaltensuntersuchungsergebnisse für 15q-dupΔNdn-Computermäuse, ungewöhnliche Gewohnheiten im Zusammenhang mit Geselligkeit und Beharrlichkeit, gemildert wurden (Abbildung 3).

Diese Forschungsstudie ergab, dass bei Computermäusen der 15q-Dup-Autismus-Version die NDN-Genetik nicht nur eine entscheidende Funktion bei autismusähnlichen Gewohnheiten spielt, sondern zusätzlich Elemente wie die Ungleichheit der Erregung/Hemmung in synaptischen Eigenschaften und im Kortex beeinflusst. Als nächstes möchte die Forschungsgruppe die Merkmale der NDN-Genetik klären. Durch die synthetische Kontrolle dieser Merkmale oder das Erkennen und Verwalten ihrer nachgelagerten Elemente wollen die Wissenschaftler das beginnende System von Entwicklungsstörungen wie Autismus erkennen und neue Therapieansätze entwickeln.