Аутизм та генетика
Дата: 13.02.2024
Протягом останніх десятиліть вчені активно досліджують генетичні механізми, що лежать в основі аутизму, з надією на створення ефективніших методів діагностики та лікування.
Аутизм - це неврологічний розлад, який проявляється у відхиленнях у сфері соціальної взаємодії, комунікації, а також у поведінкових особливостях. Люди з аутизмом можуть відчувати труднощі у спілкуванні з іншими людьми, розумінні невербальних виразів та розвитку соціальних відносин.
Вчені почали розуміти роль генів у розвитку аутизму ще в 1970-х роках, коли було виявлено, що однояйцеві близнюки часто страждають від цього розладу. З того часу вчені активно шукають потенційні генетичні причини аутизму, і цей процес був пришвидшений завдяки розвитку технологій розшифрування ДНК в останні десятиліття.
Звідки вчені знають, що гени сприяють аутизму?
Проводячи свої дослідження, вчені виявили різні типи генетичних змін, які можуть бути пов'язані з аутизмом. Чим глибше вони проникають у ДНК, тим складнішим є внесок генетики у розвиток цього розладу.
Дослідники дізналися про зв'язок генів з аутизмом з моменту перших досліджень аутизму у близнюків у 1977 році. Декілька дослідницьких груп порівняли рівень аутизму у близнюків і виявили, що аутизм має генетичну схильність. Якщо один із однояйцевих близнюків має аутизм, ймовірність того, що у іншого близнюка теж буде аутизм, становить близько 80 відсотків. Для різнояйцевих близнюків цей показник становить близько 40 відсотків.
Проте генетика не є єдиним фактором, що впливає на ймовірність розвитку аутизму у дитини. Фактори навколишнього середовища також відіграють роль у виникненні цього розладу, хоча точний внесок генів та навколишнього середовища залишається предметом подальших досліджень. Деякі впливи навколишнього середовища, такі як вплив материнської імунної відповіді в утробі матері або ускладнення під час пологів, можуть спільно з генетичними факторами сприяти аутизму або посилювати його симптоми.
Чи дійсно існує ген аутизму?
Насправді ні. Є кілька станів, пов'язаних з аутизмом, які викликані мутаціями в одному гені, включаючи синдром ламкої Х-хромосоми та синдром Ретта. Але лише менше 1 відсотка випадків аутизму походять від мутацій в одному якомусь гені. Немає такого поняття як "ген аутизму" - тобто немає такого гена, в якому була б мутація у кожної людини з аутизмом. Також не існує жодного гена, який викликає аутизм щоразу, коли в ньому відбувається мутація.
Проте список генів, пов'язаних з аутизмом, зростає. Дослідники виділили близько 100 генів, які вважають тісно пов'язаними з аутизмом. Чимало з цих генів важливі для нейронних зв'язків чи контролюють експресію інших генів.
Як ці гени сприяють аутизму?
Зміни або мутації в ДНК цих генів можуть призвести до аутизму. Деякі мутації торкаються однієї пари основ ДНК, або «літери». Фактично, кожна людина має тисячі таких генетичних варіантів. Варіант, який зустрічається в 1 відсотка чи більше населення, вважається «поширеним» і називається однонуклеотидним поліморфізмом або SNP.
Поширені варіанти зазвичай мають ледь помітні ефекти і можуть разом сприяти розвитку аутизму. «Рідкісні» варіанти, які зустрічаються менш ніж у 1 відсотка людей, як правило, мають сильніший вплив. Багато мутацій, пов'язаних з аутизмом, досі були рідкісними. Значно складніше знайти поширені варіанти, пов'язані з аутизмом. Найбільше на сьогоднішній день дослідження, опубліковане в 2019 році і в якому взяли участь понад 18 000 аутичних та 27 000 неаутичних людей, виявило 12 областей геному, які містять поширені варіанти, пов'язані з аутизмом. У ході повторного аналізу даних, а також додаткових 6 000 учасників, у 2020 році було виявлено ще два регіони.
Інші зміни, відомі як варіації числа копій (CNV), виявляються у вигляді делецій або дуплікацій довгих ділянок ДНК і часто включають безліч генів.
Але мутації, які сприяють аутизму, ймовірно, пов'язані не лише з генами, адже гени становлять менше 2 відсотків геному. Дослідники намагаються проникнути в 98 відсотків геному, щоб залишити порушення, пов'язані з аутизмом. Поки ці області ДНК погано вивчені, але деякі дані пов'язують аутизм з мутаціями в ділянках ДНК, що не кодують, що містять регуляторні елементи, які контролюють експресію генів.
Чи всі мутації однаково шкідливі?
Ні. На молекулярному рівні наслідки мутацій можуть відрізнятися серед SNP. Мутації можуть бути як шкідливими, так і доброякісними, залежно від того, скільки клітин в організмі торкаються і наскільки вони змінюють функцію відповідного білка.
Наприклад, міссенс-мутація замінює одну амінокислоту в білку іншою. Якщо заміна не призводить до суттєвої зміни білка, швидше за все він буде доброякісним.
З іншого боку, нонсенс-мутація вставляє в ген знак «стоп», викликаючи передчасну зупинку виробництва білка. Отриманий білок занадто короткий і погано функціонує, якщо взагалі функціонує.
Як люди набувають мутації?
Більшість мутацій успадковуються від батьків і можуть бути поширеними або рідкісними. Мутації також можуть виникати спонтанно в яйцеклітині або сперматозоїді і тому виявляються тільки в дитини, а не в її батьків. Дослідники можуть виявити ці рідкісні мутації «de novo», порівнюючи послідовності ДНК людей, які страждають на аутизм, з послідовностями ДНК здорових членів їхніх сімей. Спонтанні мутації, що виникають після зачаття, зазвичай мають «мозаїчний» характер, тобто зачіпають лише деякі клітини організму. Чим менше клітин зачіпають ці мутації, тим менший їхній внесок у розвиток аутистичних характеристик.
Чи може генетика пояснити, чому хлопчики частіше страждають на аутизм, ніж дівчатка?
У дівчаток з аутизмом, схоже, більше мутацій, ніж у хлопчиків із цим захворюванням. А хлопчики з аутизмом іноді успадковують мутації здорових матерів. У сукупності ці результати дозволяють припустити, що дівчатка можуть бути якимось чином стійкі до мутацій, які сприяють аутизму, і їм потрібна більш серйозна генетична дія, щоб захворіти на це захворювання.
Чи є спосіб перевірити наявність мутацій до народження дитини?
Лікарі регулярно перевіряють хромосоми плоду, що розвивається, для виявлення великих хромосомних аномалій, включаючи CNV. Існують пренатальні генетичні тести деякі синдроми, пов'язані з аутизмом, такі як синдром ламкої Х-хромосоми. Але навіть якщо у дитини, що розвивається, є ці рідкісні мутації, неможливо точно дізнатися, чи буде у нього пізніше діагностований аутизм.
Молекулярный генетик, биоинформатик