Može li uređivanje epigenoma spriječiti razvojne poremećaje?
Koristeći novu vrstu alata za genetski inženjering nazvan uređivanje epigenoma kod miševa, znanstvenici su obnovili nepravilnosti u mozgu u razvoju koje proizlaze iz mutacije gena.
Novo istraživanje na miševima sugerira da bi uređivanje gena moglo spriječiti poremećaje u razvoju mozga.Uređivanje epigenoma način je na koji se mijenja izražavanje ili čitanje gena bez mijenjanja njihova temeljnog DNA koda.
Tim sa Sveučilišta Johns Hopkins u Baltimoreu, MD, vodio je Prirodne komunikacije studija koja se fokusira na protein C11orf46.
Jedan od odgovarajućih autora studije je dr. Atsushi Kamiya, koji je izvanredni profesor psihijatrije i bihevioralnih znanosti na Medicinskom fakultetu Sveučilišta Johns Hopkins.
U ljudi mutacije u dijelu DNA koji sadrži C11orf46 gen može dovesti do WAGR sindroma, genetskog stanja koje može prouzročiti intelektualni invaliditet i oštetiti mnoge tjelesne sustave.
Istraživači su otkrili da C11orf46 usmjerava razvoj žuljevitog tijela, koji je složeni snop živčanih vlakana koji povezuje desnu i lijevu stranu mozga.
Ako se corpus callosum ne formira ispravno, to može dovesti do poremećaja u razvoju mozga, poput autizma, i vrste intelektualne invalidnosti koja se može pojaviti kod WAGR sindroma.
Utišavanje gena
Drugi naziv za WAGR sindrom je sindrom delecije kromosoma 11p13, jer mutacije koje ga uzrokuju uključuju brisanje DNA u određenoj regiji 11. kromosoma. C11orf46 gen sjedi u ovoj regiji.
Da bi proučili učinak nedostajućeg proteina C11orf46, istraživači su utišali njegov kodirajući gen kod miševa.
Umjesto da su gen izravno izbrisali, smanjili su njegovu ekspresiju pomoću alata za uređivanje epigenoma.
Pomoću ovog alata znanstvenici mogu izmijeniti kromatinsko pakiranje DNA, a ne sam DNK kod.
Ova promjena otežava čitateljima DNK stanice da pročitaju DNK kod proteina, što rezultira time da ih stanica proizvodi manje.
Tim je otkrio da miševi koji su stvorili manje proteina C11orf46 nisu uspjeli pravilno razviti žuljevito tijelo u svom mozgu. Oštećenje mozga slično je onome koje se događa kod WAGR sindroma.
Uređivanje epigenoma obnovilo je skup aksona
Kad su istraživači pobliže pogledali, otkrili su da su miševi koji su proizvodili manje proteina C11orf46 imali veću ekspresiju u genu koji stvara drugi protein nazvan Semaphorin 6A.
Semaforin 6A ima ključnu ulogu u vođenju smjera rasta neuronskih aksona u mozgu u razvoju.
Daljnjim uređivanjem epigenoma koje je promijenilo ekspresiju povezanog gena, SEMA6A, istraživači su uspjeli smanjiti semaforin 6A kod miševa i vratiti skupljanje aksona neurona nalik na normalne miševe.
"RNA-vođeno epigenetsko uređivanje Sema6a promotori gena putem dCas9-SunTag sustava s C11orf46 vezanjem normalizirali su ekspresiju SEMA6A i spasili transkalozalnu diskonektivnost represivnim preoblikovanjem kromatina od strane represorskog kompleksa SETDB1 ”, pišu autori.
Istraživači zaključuju da studija pokazuje kako precizno epigenetsko uređivanje kromatina može promijeniti rani razvoj veze između desnog i lijevog mozga.
"Iako je ovo djelo prerano, ova otkrića sugeriraju da bismo mogli razviti buduće terapije uređivanja epigenoma koje bi mogle pomoći u preoblikovanju neuronskih veza u mozgu i možda spriječiti pojavu razvojnih poremećaja mozga."
Dr. Atsushi Kamiya