Istraživači su koristili CRISPR uređivanje gena, matične ćelije i ljudske neurone da bi proučavali uticaj gena koji je obično mutiran kod autizma. Ova nova studija, objavljena danas u The American Journal of Human Genetics, povezuje mutacije u genu CHD8 sa širokim spektrom molekularnih i ćelijskih defekata u ljudskim kortikalnim neuronima.
Autizam je veoma nasledni poremećaj sa nedavnim porastom incidencije—otprilike 1 od 40 dece u SAD ima dijagnozu autizma. Tokom protekle decenije, studije sekvenciranja su otkrile mnoge gene povezane sa autizmom, ali je bilo izazovno razumeti kako mutacije u određenim genima dovode do složenih promena u moždanoj aktivnosti i funkciji.
Studiju su vodili istraživači u laboratoriji dr Nevila Sanjane u njujorškom centru za genom i Univerzitetu Njujork (NIU) i u laboratoriji dr Džen Pana na Institutu Broad i uključuje koautore sa Masačusetskog instituta za tehnologiju (MIT) , Laboratorija Cold Spring Harbor, ETH Cirih i Univerzitet McGill. Tim je razvio integrisani pristup kako bi razumeo kako mutacije u genu CHD8 menjaju regulaciju genoma, ekspresiju gena, funkciju neurona i povezane su sa drugim ključnim genima koji igraju ulogu u autizmu.
Više od jedne decenije poznato je da osobe sa mutacijama u genu CHD8 imaju tendenciju da imaju mnogo sličnih oboljenja, kao što su autizam, abnormalno velika veličina glave, problemi sa varenjem i poteškoće sa spavanjem. CHD8 gen je regulator proteina zvanih hromatin koji okružuju DNK, ali nije jasno kako bi se ovaj gen mogao odnositi na velike promene u neuralnom razvoju i, zauzvrat, dovesti do autizma.
Istraživački tim je identifikovao brojne promene u fizičkom stanju DNK, što genom čini pristupačnijim regulatorima ekspresije gena, i, zauzvrat, pokreće aberantnu ekspresiju stotina gena. Ovi molekularni defekti su rezultirali jasnim funkcionalnim promenama u neuronima koji nose CHD8 mutaciju. Ovi neuroni su mnogo manje pričljivi: ređe se aktiviraju i šalju manje poruka kroz svoje sinapse.
Autori studije su prvobitno primetili ove promene koristeći ljudske kortikalne neurone diferencirane od matičnih ćelija gde je CRISPR korišćen za umetanje mutacije CHD8. Ovi nalazi su dodatno potkrepljeni sličnim smanjenjem aktivnosti neurona i sinapse prilikom ispitivanja neurona miševa sa CHD8 mutacijom.
Ovi značajni defekti u funkciji neurona su zaobiđeni kada je dodatni CHD8 dodat u ćeliju korišćenjem pristupa genske terapije. U ovom slučaju, dodane su dodatne kopije zdravog CHD8 gena bez ikakve mutacije pomoću virusnog vektora. Nakon diferencijacije, tim je otkrio da su se neuroni spašeni tretmanom vratili na normalnu stopu aktivnosti i sinaptičku komunikaciju, što ukazuje da bi ovaj pristup genskoj terapiji mogao biti dovoljan za obnavljanje funkcije.
Na kraju, kada su ispitivali poremećene gene, autori su otkrili da se čini da mutacija CHD8 specifično menja druge gene koji su umešani u autizam ili intelektualnu invalidnost, ali ne i gene povezane sa nepovezanim poremećajima poput kardiovaskularnih bolesti. Ovo sugeriše da CHD8 može selektivno uticati na one gene koji imaju tendenciju da budu uključeni u neurorazvojne poremećaje, pružajući objašnjenje za neke od posebnih karakteristika pojedinaca koji nose CHD8 mutaciju.
