Ученые Северо-Западного медицинского института установили причину генетического подтипа аутизма и шизофрении, который приводит к социальному дефициту и припадкам у мышей и людей.

Ученые обнаружили ключевую особенность этого подтипа - дублированный ген, который приводит к чрезмерной активности или перевозбуждению мозговых цепей. Этот подтип называется синдромом дупликации 16p11.2.

"Мы обнаружили, что у мышей с такими же генетическими изменениями, как у людей, чаще случаются припадки, а также наблюдается социальный дефицит", - сказал ведущий автор исследования Марк Форрест, доцент кафедры неврологии Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета.

Питер Пензес, старший автор исследования, и его команда также показали, что когда они уменьшили уровень гена PRRT2 в дублированной области, активность мозга у мышей вернулась к норме, восстановилось нормальное социальное поведение и уменьшились судороги.

"Таким образом, наши данные показывают, что чрезмерная активация мозга может быть причиной как судорог, так и социальных нарушений при этом синдроме, и что за это отвечает слишком большое количество PRRT2", - сказал Форрест.

Исследование было недавно опубликовано в журнале Nature Communications и проводилось в лаборатории Пензеса, директора Центра аутизма и нейроразвития и профессора психиатрии и поведенческих наук Рут и Эвелин Данбар в Северо-Западном университете.

Поскольку ген PRRT2 регулирует то, как нейроны общаются друг с другом, ингибирование синапсов или точек соединения между нейронами может помочь в лечении как припадков, так и симптомов аутизма при этом синдроме, говорит Форрест. Этот подход также может быть использован более широко в других типах нейроразвивающих расстройств с чрезмерной активацией мозга, что было показано в других подтипах.

"Наша работа теперь показывает, что мы можем направить наши усилия на нацеливание пути PRRT2 для новых методов лечения, и они потенциально могут вылечить основные симптомы синдрома дупликации 16p11.2", - сказал Форрест. "Если мы узнаем, как дупликация 16p11.2 вызывает болезнь, возможно, мы также сможем больше узнать о том, что вызывает аутизм и шизофрению в целом, и создать лучшие методы лечения".
Нейроразвивающими расстройствами страдают 10 миллионов человек в США

Нейроразвивающие расстройства, такие как умственная отсталость, аутизм и шизофрения, широко распространены и затрагивают примерно 3%, или около 10 миллионов человек в США, но эффективных методов лечения не существует. Синдром дупликации 16p11.2 затрагивает около 0,3% таких людей или около 30 000 человек в США.

"У нас нет четкого понимания того, что вызывает нарушения нейроразвития, поэтому трудно разработать эффективные методы лечения", - сказал Форрест.
Различные изменения в последовательности ДНК могут вызывать нарушения нейроразвития

Генетические исследования последнего десятилетия показали ученым, что множество различных изменений в последовательности ДНК могут вызывать нарушения нейроразвития. Одним из примеров являются варианты числа копий (CNVs).

CNVs - это делеции или дупликации хромосомной ДНК. В отличие от трисомии 21 (синдром Дауна), при которой копируется целая хромосома, при CNV затрагивается лишь небольшое количество генетического материала. В CNV, которую изучали Пензес и его команда (дупликация 16p11.2), дублируется около 30 генов на хромосоме 16.

Ученые впервые изучили изменения белков, происходящие при наличии дупликации 16p11.2 в мышиной модели.

"Это важно, поскольку белки являются фактическими строительными блоками мозга и нейронных цепей и предлагают уникальные возможности по сравнению с экспрессией мРНК, на которую исследователи обращали внимание ранее", - сказал Форрест.

Эта работа является частью усилий Центра аутизма и нейроразвития, направленных на понимание причин аутизма и связанных с ним заболеваний.

Среди соавторов работы - Марк Дос Сантос, Николас Х. Пигуэль, Викрам А. Багчи, Леонардо Е. Дионисио, И-Жи Ванг, Джеффри Н. Савас, Николь А. Хокинс, Дина Симкин, Альфред Л. Джордж-младший и Дженнифер А. Кирни.