Daugelį metų mokslininkai žinojo, kad genetiniai variantai arba žmonių DNR kodų skirtumai turi tam tikrą vaidmenį neurologiniuose ir psichikos sutrikimuose. Tačiau detalės buvo miglotos. Dabar UNC medicinos mokyklos mokslininkai naudoja ląstelių linijų ir DNR sekos nustatymo metodų derinį, kad atidžiai išnagrinėtų mūsų genomus ir nustatytų, kurie genetiniai variantai ir genai turi įtakos neurologinių ir psichikos sutrikimų rizikai.
Mokslininkų grupė, vadovaujama genetikos docento ir UNC Neurologijos centro nario Jasono Steino, naudojo gyvų ląstelių modelių sistemą žmogaus smegenyse, kad nustatytų genetinių variantų, svarbių didinant riziką vystosi šizofrenija, autizmo spektro sutrikimas ir bipolinis sutrikimas. Rezultatai buvo paskelbti m Gamtos neuromokslai.
„Mūsų genome yra šimtai skirtingų vietų, susijusių su psichikos sutrikimais”, – sakė Steinas, kuris taip pat yra UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center narys. „Tačiau šios vietos yra genomo regionuose, kur funkcija nėra gerai suprantama. Mes manėme, kad kai kurie genetiniai variantai veikia tik tada, kai juos stimuliuoja tam tikri neuroniniai keliai, svarbūs smegenų vystymuisi.”
Iš viso mūsų genomo tik 3% yra atsakingi už kodų, vedančių į baltymų susidarymą – „mašinų“, atliekančių reikalingas užduotis mūsų kūne, kūrimą. Kiti 97% genomo nekoduoja baltymų. Būtent šiuose „nekoduojančiuose“ regionuose galima rasti daugumą genetinių variantų, susijusių su psichikos ligomis.
Tikimasi, kad nekoduoti variantai bus panašūs į šviesos jungiklius. Jie gali „įjungti“ ir „išjungti“ genus, koduojančius baltymus. Tačiau mokslininkams pasirodė sunku rasti tikslią šių nekoduojančių genetinių variantų funkciją. Taip yra todėl, kad „nekoduojantys“ genetiniai variantai gali turėti „nuo konteksto priklausomą“ funkciją, o tai reiškia, kad jie veikia tik tada, kai stimuliuojami specifiniai ląstelių keliai. Kitaip tariant, šių genetinių variantų pasekmes galima pastebėti tik tada, kai smegenų ląstelės yra gyvos ir reaguoja į stimuliaciją.
Steino laboratorija nusprendė ištirti šių genetinių variantų funkciją neuroninėse progenitorinėse ląstelėse, kurios yra ląstelės, dalyvaujančios smegenų vystyme. Kiekviena ląstelių linija turi skirtingą genetinį foną, kuris leidžia tyrėjams palyginti ir kontrastuoti genetinius variantus tiek aktyviose, tiek neaktyviose būsenose. Steino laboratorijos nariai kamienines ląsteles paveikė skirtingais cheminiais junginiais ir kontrolėmis, kad išmatuotų atsako skirtumus.
Šie junginiai stimuliuoja Wnt kelią – baltymų, kurie vaidina svarbų vaidmenį smegenų vystyme, kaskadą. Naudodami gyvąjį modelį, mokslininkai rado tūkstančius nekoduojančių genetinių variantų, kurių funkcija priklauso nuo konteksto.
„Suaktyvinę Wnt reaguojančius genus, radome nuo konteksto priklausančių funkcijų variantų, kurie yra susiję su šizofrenijos rizika“, – sakė Steinas. „Šių genetinių variantų radimas yra svarbus žingsnis į priekį mūsų supratimu apie mechanizmus, dėl kurių kas nors turi didesnę riziką susirgti neuropsichiatriniu sutrikimu.”
Steinas teigė, kad panašus tyrimo planas, naudojant šią gyvų ląstelių modelio žmogaus smegenyse sistemą, gali būti naudingas norint patikrinti, kaip genetinė variacija daro įtaką aplinkos poveikio rizikai, pavyzdžiui, švino poveikiui, ir jų poveikį smegenims. Panašiai ateityje būtų galima pritaikyti šį metodą psichiatriniam gydymui pagal asmens genetiką.
Pirmieji tyrimo autoriai buvo mokslinė bendradarbė Nana Matoba, doktorantas Brandonas D. Le ir magistrantas Jordanas M. Valone.