Neue Studie findet Verbindungen zwischen genetischen Faktoren bei Autismus-Spektrum-Störungen

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In einem neuen lernen in der Zeitschrift veröffentlicht Zellberichtehaben Forscher des Donald K. Johnson Eye Institute (DKJEI), Teil des Krembil Research Institute at University Health Network, bisher unbekannte Verbindungen zwischen genetischen Faktoren bei Autismus-Spektrum-Störungen (ASD) identifiziert.

Diese neurologische Entwicklungsstörung ist mit einer Vielzahl von physiologischen und Verhaltenssymptomen verbunden, darunter Defizite in der Kommunikation, Kognition und Motorik sowie Krampfanfälle und Hyperaktivität.

ASS, das einen von 50 Kanadiern im Alter zwischen 1 und 17 Jahren betrifft, wurde mit Hunderten von Risikogenen in Verbindung gebracht, die bei der Krankheitsentwicklung eine Rolle spielen könnten.

„Wir wissen immer noch nicht, wie verschiedene genetische Risikofaktoren zu ASD führen, ob sie unabhängig voneinander oder über ähnliche molekulare Wege wirken, um die Erkrankung zu verursachen. Wir wissen auch nicht, wann oder wo im Gehirn diese Gene exprimiert werden und die zellulären Defekte verursachen, die zu ASS führen. Treten Defekte während der fötalen Entwicklung, nach der Geburt oder zu einem späteren Zeitpunkt im Leben auf?“ sagte Dr. Karun Singh, Senior Scientist am DKJEI.

„Unser Ziel für diese Studie war es, die Rolle spezifischer Risikogene bei ASD zu klären und zu klären, ob verschiedene Gene zu gemeinsamen Signalwegen zusammenlaufen, die Zellfunktionen wie Energieproduktion und Stoffwechsel regulieren.“

Die meisten ASS-Risikogene produzieren Proteine, die an wichtigen Zellfunktionen beteiligt sind. In dieser Studie verwendete das Forschungsteam ein Protein-Mapping-Tool, um 41 Risikogene im Zusammenhang mit ASS zu untersuchen, von denen viele zuvor nicht bekannt waren, dass sie miteinander interagieren.

Eine der wichtigsten Erkenntnisse des Teams war, dass mehrere der Risikogene die Aktivität der Mitochondrien, der Energiefabriken in den Zellen, modulieren. Da Gehirnzellen metabolisch sehr aktiv sind, können Störungen ihrer mitochondrialen Funktion die Gehirnfunktion beeinträchtigen.

„Die Verbindung zwischen ASD-Risikogenen und mitochondrialer Dysfunktion wirft ein Licht darauf, wie Mutationen in diesen Genen die Aktivität der Gehirnzellen verändern und letztendlich Krankheitssymptome verursachen können“, sagte Dr. Nadeem Murtaza, Postdoktorand in Dr. Singhs Labor.

Die Studie ergab auch, dass das proteinbasierte Mapping-Tool verwendet werden könnte, um Personen mit ASD zu klassifizieren, die eine gemeinsame biologische Signatur haben. Da ASD eine sehr variable Störung ist, könnte die Gruppierung von Personen basierend auf den biologischen Faktoren, die ihren Symptomen zugrunde liegen, den Forschern helfen, in Zukunft maßgeschneiderte Behandlungen zu entwickeln.

„Es gibt viele Möglichkeiten für Veränderungen zwischen der Ebene der Gensequenzen, die wir ziemlich gut in den Griff bekommen, und dem, was sich tatsächlich im Patienten manifestiert“, fügte Dr. Murtaza hinzu.

„Menschen mit unterschiedlichen Formen einer genetischen Störung könnten auf biologischer Ebene stärker miteinander verbunden sein, als wir denken“, sagte Dr. Murtaza.

Die in dieser Studie verwendete Protein-Mapping-Technologie hat das Potenzial, unser Verständnis der Gehirnfunktion zu verbessern, und kann auf zahlreiche andere Gehirnerkrankungen angewendet werden.

Der nächste Schritt besteht darin, diese Technologie auf patientenspezifisches Gehirngewebe anzuwenden, das in Dr. Singhs Labor erzeugt wird, wo Stammzellen aus dem Blut eines Patienten zu dreidimensionalem Gehirngewebe entwickelt werden, das die einzigartigen Gen- und Proteinprofile des Patienten aufweist.

„Es würde uns ermöglichen, die speziellen Krankheitsmechanismen eines Patienten zu untersuchen und schließlich die Wirksamkeit verschiedener Therapien zu testen“, sagte Dr. Singh.

„Dieser innovative Ansatz wird die Tür für eine breitere Anwendung dieser Technologien öffnen und auch auf andere Krankheiten angewendet werden“, fügte er hinzu. „Die Zusammenarbeit mit Kollegen hier bei Krembil mit Programmen, die ein breites Spektrum an neurodegenerativen Erkrankungen, Arthritis und Sehstörungen abdecken, ist eine großartige Möglichkeit, diese Technologie und unsere aktuellen Erkenntnisse zu nutzen.“