Voisiko epigenomin muokkaus estää kehityshäiriöitä?

Käyttämällä uuden tyyppistä geenitekniikan työkalua, jota kutsutaan epigeenin muokkaamiseksi hiirissä, tutkijat ovat palauttaneet kehittyvissä aivoissa epäsäännöllisyydet, jotka johtuvat geenimutaatiosta.

Uusi tutkimus hiirillä viittaa siihen, että geenien muokkaus voisi estää aivojen kehityshäiriöt.

Epigenomin muokkaus on tapa muuttaa geenien ilmentymistä tai lukemista muuttamatta niiden taustalla olevaa DNA-koodia.

Joukkue Johns Hopkinsin yliopistosta Baltimoresta, MD, johti Luontoviestintä tutkimus, joka keskittyy proteiiniin C11orf46.

Yksi tutkimuksen vastaavista kirjoittajista on tohtori Atsushi Kamiya, joka on psykiatrian ja käyttäytymistieteiden apulaisprofessori Johns Hopkinsin yliopiston lääketieteellisessä korkeakoulussa.

Ihmisillä mutaatiot DNA-osassa, joka sisältää C11orf46 geeni voi johtaa WAGR-oireyhtymään, geneettiseen tilaan, joka voi aiheuttaa älyvammaisuuden ja heikentää monia kehon järjestelmiä.

Tutkijat havaitsivat, että C11orf46 ohjaa corpus callosumin kehitystä, joka on monimutkainen hermokuitupaketti, joka yhdistää aivojen oikean ja vasemman puolen.

Jos corpus callosum ei muodosta oikein, se voi aiheuttaa aivojen kehityshäiriöitä, kuten autismi, ja henkisen vamman tyypin, jota voi esiintyä WAGR-oireyhtymässä.

Geenien hiljentäminen

Toinen nimi WAGR-oireyhtymälle on kromosomin 11p13 deleetio-oireyhtymä, koska sitä aiheuttavat mutaatiot käsittävät DNA: n deleetioita tietyllä kromosomin 11 alueella. C11orf46 geeni istuu tällä alueella.

Tutkiakseen puuttuvan C11orf46-proteiinin vaikutusta tutkijat hiljensivät sen koodaavan geenin hiirissä.

Sen sijaan, että geeni poistettaisiin suoraan, he vähentivät sen ilmentymistä epigenomin muokkaustyökalulla.

Tällä työkalulla tutkijat voivat muuttaa DNA: n kromatiinipakkausta pikemminkin kuin itse DNA-koodi.

Tämä muutos vaikeuttaa solun DNA-lukijoiden lukea proteiinin DNA-koodia, minkä seurauksena solu tuottaa vähemmän sitä.

Ryhmä havaitsi, että hiiret, jotka tuottivat vähemmän C11orf46-proteiinia, eivät kehittäneet corpus callosumia oikein aivoissaan. Aivojen vajaatoiminta on samanlainen kuin WAGR-oireyhtymässä.

Epigenomien muokkaus palautti aksonin niputtamisen

Kun tutkijat tarkastelivat tarkemmin, he havaitsivat, että hiirillä, jotka tuottivat vähemmän C11orf46-proteiinia, oli suurempi ilmentyminen geenissä, joka tekee toisen proteiinin nimeltä Semaphorin 6A.

Semaforiini 6A: lla on avainrooli hermoaksonien kasvusuunnan ohjaamisessa kehittyvissä aivoissa.

Epigenomin muokkauksen myötä, joka muutti siihen liittyvän geenin ilmentymistä, SEMA6ATutkijat pystyivät vähentämään semaforin 6A: ta hiirissä ja palauttamaan hermoaksonien niputuksen muistuttamaan normaalien hiirten niputusta.

"RNA-ohjattu epigeneettinen muokkaus Sema6a geenipromoottorit dCas9-SunTag -järjestelmän kautta C11orf46-sitoutumisella normalisoi SEMA6A-ilmentymisen ja pelasti transkallosaalisen dyskontaktiivisuuden SETDB1-repressorikompleksin repressoivan kromatiinin uudelleenmuodostuksen kautta ", kirjoittajat.

Tutkijat päättelivät, että tutkimus osoittaa, kuinka kromatiinin tarkka epigeneettinen muokkaus voi muuttaa oikean ja vasemman aivojen välisen yhteyden varhaista kehittymistä.

"Vaikka tämä työ on aikaista, nämä havainnot viittaavat siihen, että voimme pystyä kehittämään tulevia epigenomien muokkaushoitoja, jotka voivat auttaa muuttamaan aivojen hermosoluja ja ehkäisemään aivojen kehityshäiriöiden esiintymisen."

Tohtori Atsushi Kamiya