Аутизм и генетика
Дата: 13.02.2024
На протяжении последних десятилетий ученые активно исследуют генетические механизмы, лежащие в основе аутизма, с надеждой на создание более эффективных методов диагностики и лечения.
Аутизм - это неврологическое расстройство, которое проявляется в отклонениях в области социального взаимодействия, коммуникации, а также в поведенческих особенностях. Люди с аутизмом могут испытывать трудности в общении с другими людьми, понимании невербальных выражений и развитии социальных отношений.
Ученые начали понимать роль генов в развитии аутизма еще в 1970-х годах, когда было обнаружено, что однояйцевые близнецы часто страдают от этого расстройства. С тех пор ученые активно ищут потенциальные генетические причины аутизма, и этот процесс был ускорен благодаря развитию технологий расшифровки ДНК в последние десятилетия.
Откуда ученые знают, что гены способствуют аутизму?
Проводя свои исследования, ученые обнаружили различные типы генетических изменений, которые могут быть связаны с аутизмом. Чем глубже они проникают в ДНК, тем более сложным представляется вклад генетики в развитие этого расстройства.
Исследователи узнали о связи генов с аутизмом с момента первых исследований аутизма у близнецов в 1977 году. Несколько исследовательских групп сравнили уровень аутизма у близнецов и выявили, что аутизм имеет генетическую предрасположенность. Если один из однояйцевых близнецов имеет аутизм, вероятность того, что у другого близнеца тоже будет аутизм, составляет около 80 процентов. Для разнояйцевых близнецов этот показатель составляет около 40 процентов.
Тем не менее, генетика не является единственным фактором, влияющим на вероятность развития аутизма у ребенка. Факторы окружающей среды также играют роль в возникновении этого расстройства, хотя точный вклад генов и окружающей среды остается предметом дальнейших исследований. Некоторые воздействия окружающей среды, такие как воздействие материнского иммунного ответа в утробе матери или осложнения во время родов, могут совместно с генетическими факторами способствовать возникновению аутизма или усиливать его симптомы.
Действительно ли существует ли ген аутизма?
На самом деле нет. Есть несколько состояний, связанных с аутизмом, которые вызваны мутациями в одном гене, включая синдром ломкой Х-хромосомы и синдром Ретта . Но всего лишь менее 1 процента случаев аутизма происходят от мутаций в одном каком-либо гене. Нет такого понятия как "ген аутизма“ - то есть нет такого гена, в котором бы была мутация у каждого человека с аутизмом. Также не существует ни одного гена, который вызывает аутизм каждый раз, когда в нем происходит мутация.
Тем не менее, список генов, которые связаны с аутизмом, растет. Исследователи выделили около 100 генов, которые они считают тесно связанными с аутизмом. Многие из этих генов важны для нейронных связей или контролируют экспрессию других генов.
Как эти гены способствуют аутизму?
Изменения или мутации в ДНК этих генов могут привести к аутизму. Некоторые мутации затрагивают одну пару оснований ДНК, или «букву». Фактически, у каждого человека есть тысячи таких генетических вариантов. Вариант, который встречается у 1 процента или более населения, считается «распространенным» и называется однонуклеотидным полиморфизмом или SNP.
Распространенные варианты обычно имеют едва заметные эффекты и могут в совокупности способствовать развитию аутизма. «Редкие» варианты, которые встречаются менее чем у 1 процента людей, как правило, оказывают более сильное воздействие. Многие мутации, связанные с аутизмом, до сих пор были редкими. Значительно сложнее найти распространенные варианты, связанные с аутизмом. Крупнейшее на сегодняшний день исследование, опубликованное в 2019 году и в котором приняли участие более 18 000 аутичных и 27 000 неаутичных людей, выявило 12 областей генома, которые содержат распространенные варианты, связанные с аутизмом. В ходе повторного анализа данных, а также дополнительных 6 000 участников, в 2020 году были обнаружены еще два региона.
Другие изменения, известные как вариации числа копий (CNV), проявляются в виде делеций или дупликаций длинных участков ДНК и часто включают множество генов.
Но мутации, способствующие аутизму, вероятно, связаны не только с генами, ведь гены составляют менее 2 процентов генома. Исследователи пытаются проникнуть в оставшиеся 98 процентов генома, чтобы найти нарушения, связанные с аутизмом. Пока эти области ДНК плохо изучены, но некоторые данные связывают аутизм с мутациями в участках некодирующей ДНК, содержащих регуляторные элементы, которые контролируют экспрессию генов.
Все ли мутации одинаково вредны?
Нет. На молекулярном уровне последствия мутаций могут различаться даже среди SNP. Мутации могут быть как вредными, так и доброкачественными, в зависимости от того, сколько клеток в организме они затрагивают и насколько они изменяют функцию соответствующего белка.
Например, миссенс-мутация заменяет одну аминокислоту в белке другой. Если замена не приводит к существенному изменению белка, скорее всего, он будет доброкачественным.
С другой стороны, нонсенс-мутация вставляет в ген знак «стоп», вызывая преждевременную остановку производства белка. Полученный белок слишком короткий и функционирует плохо, если вообще функционирует.
Как люди приобретают мутации?
Большинство мутаций наследуются от родителей и могут быть распространенными или редкими. Мутации также могут возникать спонтанно в яйцеклетке или сперматозоиде и поэтому обнаруживаются только у ребенка, а не у его родителей. Исследователи могут обнаружить эти редкие мутации «de novo», сравнивая последовательности ДНК людей, страдающих аутизмом, с последовательностями ДНК здоровых членов их семей. Спонтанные мутации, возникающие после зачатия, обычно носят «мозаичный» характер, то есть затрагивают только некоторые клетки организма. Чем меньше клеток затрагивают эти мутации, тем меньше их вклад в развитие аутистических черт.
Может ли генетика объяснить, почему мальчики чаще страдают аутизмом, чем девочки?
У девочек с аутизмом, похоже, больше мутаций, чем у мальчиков с этим заболеванием. А мальчики с аутизмом иногда наследуют мутации от здоровых матерей. В совокупности эти результаты позволяют предположить, что девочки могут быть каким-то образом устойчивы к мутациям, которые способствуют аутизму, и им требуется более серьезное генетическое воздействие, чтобы заболеть этим заболеванием.
Есть ли способ проверить наличие мутаций до рождения ребенка?
Врачи регулярно проверяют хромосомы развивающегося плода для выявления крупных хромосомных аномалий, включая CNV. Существуют пренатальные генетические тесты на некоторые синдромы, связанные с аутизмом, такие как синдром ломкой Х-хромосомы. Но даже если у развивающегося ребенка есть эти редкие мутации, невозможно точно узнать, будет ли у него позже диагностирован аутизм.
Молекулярный генетик, биоинформатик