Kajian Zebrafish Membantu ID Gen yang Berkaitan dengan Autisme, Skizofrenia
Penyelidik di Pusat Perubatan Universiti Duke baru-baru ini memindahkan sekumpulan gen manusia menjadi zebra dan kemudian menggunakannya untuk mengenal pasti gen yang bertanggungjawab untuk ukuran kepala semasa lahir. Ukuran kepala pada bayi manusia berkaitan dengan autisme, serta gangguan neurologi utama lain, seperti skizofrenia.
"Dalam penyelidikan perubatan, kita perlu membedah peristiwa dalam biologi sehingga kita dapat memahami mekanisme tepat yang menimbulkan sifat neurodevelopmental," kata pengarang kanan Nicholas Katsanis, Ph.D., seorang profesor biologi perkembangan, pediatrik dan biologi sel.
Katsanis mengatakan bahawa dia tahu bahawa wilayah pada kromosom 16 adalah salah satu penyumbang genetik terbesar untuk autisme dan skizofrenia, tetapi perbualan pada pertemuan perubatan Eropah menunjukkan kepadanya bahawa perubahan dalam wilayah yang sama juga berkaitan dengan perubahan ukuran kepala bayi yang baru lahir .
Masalahnya sukar diatasi kerana wilayah ini memiliki penghapusan dan pendua yang besar dalam DNA, yang merupakan mutasi yang paling umum pada manusia, katanya, sambil menambahkan, "Tafsiran sangat sulit."
Itu kerana penduaan DNA atau DNA yang hilang biasanya melibatkan beberapa gen.
"Sangat sukar untuk pergi dari 'di sini adalah wilayah dengan banyak gen, kadang-kadang lebih dari 50' ke 'ini adalah gen yang mendorong patologi ini," "kata Katsanis.
Kemudian dia mempunyai momen lampu. Kawasan genom yang diteliti oleh para penyelidik menimbulkan kecacatan yang berlawanan dari segi pertumbuhan sel otak.
"Kami menyedari bahawa terlalu banyak mengekspresikan gen yang dimaksudkan dapat memberikan satu fenotip - kepala yang lebih kecil - sementara mematikan gen yang sama mungkin menghasilkan yang lain, kepala yang lebih besar," katanya.
Para penyelidik memindahkan kawasan penduaan yang sama pada kromosom 16 manusia yang diketahui mengandungi 29 gen ke dalam embrio zebra dan kemudian secara sistematik melakukan aktiviti tersebut untuk mencari yang boleh menyebabkan kepala kecil (microcephaly). Mereka kemudian menekan set gen yang sama untuk melihat apakah ada yang menyebabkan kecacatan timbal balik: kepala yang lebih besar (makrosefali).
Para penyelidik mengetahui bahawa penghapusan wilayah yang mengandungi 29 gen ini berlaku pada 1.7 peratus kanak-kanak dengan autisme, katanya.
Ia memerlukan beberapa bulan pasukan untuk membedah "varian nombor salinan" - perubahan genom yang menghasilkan bilangan abnormal satu atau lebih bahagian DNA kromosom, katanya.
"Sekarang kita dapat pergi dari penemuan genetik yang peka terhadap dos dan mula mengajukan soalan yang munasabah mengenai gen ini kerana berkaitan dengan sifat neurokognitif, yang merupakan lompatan besar," kata Katsanis, menjelaskan neurokognitif merujuk kepada kemampuan berfikir, berkonsentrasi, akal, ingat, memproses maklumat, belajar, memahami dan bercakap.
Katsanis mengakui ada "batasan besar dalam mempelajari tingkah laku autistik atau skizofrenia pada zebra, tetapi kita dapat mengukur ukuran kepala, ukuran rahang, atau kelainan wajah."
Gen yang dimaksud, KCTD13, bertanggung jawab untuk mendorong ukuran kepala zebra dengan mengatur penciptaan dan pemusnahan sel-sel otak baru. Penemuan ini membolehkan pasukan memberi tumpuan kepada gen yang serupa pada manusia.
"Gen ini menyumbang kepada kes autisme, dan mungkin dikaitkan dengan skizofrenia dan juga kegemukan pada masa kanak-kanak," kata Katsanis.
Setelah gen itu ditemui, para penyelidik dapat memeriksa protein yang dihasilkannya. "Sebaik sahaja anda mempunyai protein, anda boleh mula mengajukan soalan fungsional yang berharga dan mempelajari apa yang dilakukan gen pada haiwan atau manusia," kata Katsanis.
Varian nombor salinan, seperti yang ditemui oleh pasukan ini pada kromosom 16, kini dianggap sebagai salah satu sumber mutasi genetik yang paling biasa. Ratusan, jika tidak beribu-ribu, penghapusan dan pendua kromosom seperti itu telah dijumpai pada pesakit dengan pelbagai masalah klinikal, terutamanya gangguan perkembangan saraf, kata penyelidik.
"Sekarang kita mungkin memiliki alat yang efisien untuk membedahnya, yang memberi kita kemampuan untuk meningkatkan diagnosis dan pemahaman mekanisme penyakit," kata Katsanis.
Kajian itu diterbitkan dalam talian dalam jurnal Alam semula jadi.
Sumber: Pusat Perubatan Universiti Duke
