Аутизм, синдром Туретта и ОКР имеют общие генетические корни

Фото из открытых источников

Пренатальное и постнатальное развитие нашего мозга включает в себя сложный каскад химических процессов, разветвленные сигнальные пути мозга и разворачивающиеся нейронные клетки — эволюцию Вселенной в микрокосме. 

Это невероятно сложное развитие может привести к потенциально изнурительным состояниям, таким как обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР) и хронические тиковые расстройства (ХТР), например, синдром Туретта (СТ), которые поражают до 2 процентов населения.

Однако о биологических патологиях, лежащих в основе этих высоконаследственных заболеваний, известно сравнительно мало: всего четыре «высокодостоверных» гена. 

Это число значительно возросло, поскольку исследователи представили уникально подробный генетический анализ этиологии ОКР и КТД, выявив 36 генов, которые существенно повышают риск развития одного или обоих этих расстройств. 

Это исследование «значительно расширяет каталог общих генов риска, выявляет биологические связи с аутизмом и шизофренией и подчеркивает особенности мозговых цепей, которые регулируют контроль импульсов, движения и формирование привычек», — объясняет соавтор исследования Гэри Хейман из Ратгерского университета в Нью-Джерси.

В статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience, группа генетиков и нейробиологов под руководством исследователей из Ратгерского университета проанализировала новые и ранее секвенированные данные экзома — ДНК, участвующей в синтезе белков и составляющей около одного процента генома, — почти 4000 человек, страдающих ОКР, КТД или обоими заболеваниями.

Это включает более 2400 трио «родитель-ребенок» и более 1500 случаев, когда ребенок воспитывается поодиночке, что почти вдвое превышает предыдущие размеры выборки. 

Эти два состояния часто встречаются одновременно: у 50 процентов людей с заболеваниями соединительной ткани также наблюдаются обсессивно-компульсивные расстройства, а у 30 процентов людей с обсессивно-компульсивным расстройством в анамнезе присутствуют тики.

Используя для сравнения карты головного мозга человека, макаков-резусов и мышей, исследователи разработали нейронную модель этих состояний, основанную на пространственном расположении областей мозга, временной шкале экспрессии генов, повышающих риск, и типах пораженных клеток.

Они обнаружили дополнительные доказательства того, что эти состояния обусловлены дисфункцией кортико-стриато-таламо-кортикальной цепи. Эта обширная мозговая петля охватывает области, связанные с когнитивными функциями, контролем импульсов, движением и обработкой данных. 

Таким образом, исследователи обнаружили, что в этих областях мозга наблюдается повышенная экспрессия генов, связанных с риском развития заболеваний, присутствующих на пренатальном и постнатальном этапах. К ним относятся кора головного мозга, полосатое тело и таламус. 

Кора головного мозга — это внешний слой мозга, связанный с основными функциями, такими как мышление, обучение, рассуждение и память; полосатое тело — это глубокая область мозга, отвечающая за принятие решений, мотивацию и движение; таламус — это релейная станция мозга, обрабатывающая различные сигналы. 

Гены риска также активно экспрессируются в постнатальном периоде в мозжечке, который координирует движения и влияет на такие важные функции, как синхронизация и равновесие. 

Исследователи выявили тип клеток, называемых возбуждающими нейронами, проецирующимися в телоэнцефалон, которые играют жизненно важную роль в передаче сигналов и коммуникации между различными областями мозга. 

Кроме того, они выявили сложные взаимодействия между генами и нейронными путями.

«Эти гены не действуют по отдельности», — поясняет соавтор исследования Джей Тишфилд из Ратгерского университета. «Они действуют в сетях. А теперь можно воздействовать на целые сети, что упростит разработку новых методов лечения».

Масштаб последствий может быть значительным. Выявленные гены оказывают очень сильное воздействие; исследователи определили, что в среднем они могут увеличивать риск в 57 раз, а в крайних случаях — до 210 раз. 

Более того, это подтверждает «существенное генетическое совпадение между ОКР и КТД», отмечают исследователи, поскольку 30 из 36 выявленных генов были связаны как со случаями ОКР, так и со случаями КТД.

Наконец, исследователи обнаружили, что некоторые из генов риска были связаны с другими нейро developmental disorders (NDD), включая расстройства аутистического спектра, задержки развития и шизофрению, что подтверждает ранее установленные связи между патологиями развития. 

Важно отметить, что эти гены не пересекались с контрольным состоянием — врожденным пороком сердца (ВПС), который также является наследственным, но не зависит от развития нервной системы. 

Эта работа также подчеркивает важность ретроспективного сбора данных и крайне важную долгосрочную приверженность семей, предоставивших свои образцы ДНК. 

«Когда мы начали собирать эти образцы 20 лет назад, у нас еще не было тех быстрых и экономически эффективных технологий, которые есть сегодня», — говорит Хейман. «Семьи добровольно участвовали в проекте, потому что хотели помочь ученым понять эти заболевания. Теперь, благодаря современному секвенированию генома, эти образцы стали невероятно ценными».

Конечно, конечная цель состоит в разработке более эффективных методов лечения с индивидуальным подходом, основанным на специфических генетических или нейрофизиологических механизмах, для разных людей с различными нейроразвивающими расстройствами. 

Сейчас эти возможности шире, чем когда-либо, поскольку исследователям удалось увеличить число известных генов риска с большим эффектом в десять раз. 

«В прошлом нам было известно о паре генов, обладающих высокой генетической активностью, поэтому у фармацевтической промышленности было мало возможностей для разработки лекарств», — объясняет Тишфилд. «Теперь у вас более 30 мишеней, и это открывает новые возможности для разработки методов лечения».

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний