Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Terapia genowa w walce z autyzmem
Redakcja portalu, 23.02.2016 , Tagi: autyzm, terapia genowa
Terapia genowa w walce z autyzmem
Wiele lat badań, coraz więcej zdiagnozowanych przypadków, a naukowcy wciąż nie wiedzą, co dokładnie powoduje autyzm u dzieci. To złożone zaburzenie rozwoju i funkcjonowania układu nerwowego, charakteryzuje się zakłóceniami zdolności komunikowania uczuć i budowania relacji z otoczeniem. Silne poczucie odosobnienia i alienacja chorych w świecie własnych emocji i przeżyć sprawiła, że zaburzenie to nazwano autyzmem (od greckiego słowa "autos", co w polskim tłumaczeniu oznacza "sam").

 

Przyczyny autyzmu wciąż  nie zostały zdefiniowane, jednak istnieje szereg hipotez, które opisują mechanizmy występowania tego zaburzenia. W efekcie uznaje się, że  autyzm ma podłoże wieloczynnikowe. Przyjmuje się, że za jego wystąpienie odpowiadają czynniki genetyczne, rozwojowe, infekcyjne, a także związane z ciążą i porodem. Naukowcom udało się jednak określić szereg istotnych powiązań pomiędzy syptomami charakterystycznymi dla  autyzmu a takimi biologicznymi zmianami jak:

*nieprawidłowości mechanizmów plastyczności synaptycznej związanych z białkiem mTOR (ang. mTOR-linked synaptic plasticity mechanisms), które jest zaangażowane dodatkowo m.in. w patomechanizm choroby Alzheimera oraz procesy nowotworzenia,

*zmiany w układzie GABA-ergicznym hamującym pracę ośrodkowego układu nerwowego,

*zwiększony poziom serotoniny w płytkach krwi.

Zauważono istotnie podwyższoną w stosunku do norm rozwojowych objętość mózgu dzieci autystycznych (makrocefalię) do czasu ukończenia przez nie 4. roku życia, podczas gdy obwód główki mierzony przy porodzie był zwykle prawidłowy.

Badania wykorzystujące funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) wykazały, że osoby cierpiące na autyzm lustrują ludzkie twarze w inny sposób niż osoby zdrowe – zwracają większą uwagę na okolice ust, a mniejszą na okolice oczu. Ponadto dzięki rezonansowi magnetycznemu zaobserwowano także różnice dotyczące aktywności prawego płata skroniowego mózgu przy aktywnościach wymagających rozpoznawania przeżyć i emocji innych osób, a także przy ocenie ludzkich twarzy. Zauważono także niższą aktywność lewego płata czołowego przy zadaniach angażujących pamięć i umiejętności językowe, co związane jest z przewagą wzrokowo-przestrzennego przetwarzania informacji.

U 20–25% dzieci w tomografii komputerowej głowy widoczne jest powiększenie komór mózgu. U chorych stwierdzono opóźnioną, nieprawidłową mielinizację, co może mieć związek z nadmiernym wydzieleniem melatoniny, mającej stymulować z kolei wydzielanie serotoniny i opioidów.

Duże nadzieje w walce z tą chorobą wydają się nieść najnowsze badania na myszach, prowadzone przez grupę naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT).  Na ich celowniku znalazł się gen Shank 3, który jak wykazano, jest kluczowy dla prawidłowego rozwoju mózgu a  brak jego prawidłowej kopii powoduje symptomy charakterystyczne dla autyzmu.

Bialka  Shank 2 oraz Shank 3 znajdują się w strukturze zwanej gęstością postsynaptyczną (PSD) w synapsach glutamatergicznych. Delecje kodu ProSAP2/SHANK3 w chromosomie 22q13 to jedne z głównych nieprawidłowości genetycznych występujących w zaburzeniach neurorozwojowych, a mutacje kodu ProSAP2/SHANK3 zaobserwowano u pacjentów z autyzmem, upośledzeniami umysłowymi oraz schizofrenią. Zarówno w przypadku autyzmu, jak i upośledzeń umysłowych zaobserwowano niedawno również mutacje kodu ProSAP1/SHANK2. Eksperymenty podjęte przez Profesora Guoping Feng z MIT miały na celu wprowadzenie do genomu dorosłej myszy kopii prawidłowo funkcjonującego genu, przywracając tym samym poprawne funkcjonowanie mózgu.

Badania te wykazały, ze w dojrzałym mózgu, w którym neurony mają charakter postmitotyczny wciąż istnieje dość duża plastyczność a niektóre zmiany mogą być odwracalne nawet w późniejszym okresie życia.  Grupa profesora Feng stworzyła ponadto genetycznie zmodyfikowane modele mysie z knock-outem genu Shank 3, którego przywrócenie funkcjonowania uzyskano dzięki dodaniu tamoxifenu do pokarmu dla tych zwierząt. Co ciekawe, tamoxifen jest syntetycznym lekiem o działaniu antyestrogenowym, stosowanym głownie w terapii  raka piersi. Po przywróceniu kopii prawidłowo funkcjonującego genu u dorosłych myszy, naukowcy zauważyli, że symptomy charakterystyczne dla autyzmu ulegają odwróceniu. Zmiany te związane  były ze  znacznym zwiększeniem gęstości kolców dendrytycznych w rejonie mózgu okreslanym jako striatum. Niestety, przywrócenie genu Shank 3 u dorosłych myszy nie niwelowało zaburzeń związanych z lękiem i brakiem koordynacji ruchowej. Cel ten osiągnięto, przywracając funkcjonowanie Shank 3 we wczesnym okresie życia myszy, już po 20. dniu od urodzenia. Kolejnym zmaganiem naukowców jest teraz zatem określenie kluczowego okresu życia, w którym należy dokonać tej manipulacji genetycznej.

- Zrozumienie zaburzeń  i  psychologii związanej z autyzmem oraz odniesienie tego do zmian zachodzących  na poziomie neuronalnym jest ogromną sztuką. Dr Feng, odwracając występowanie zmian charakterystycznych dla autyzmu u dorosłych myszy, stworzył nowe nadzieje na wykorzystanie terapii genowej w walce z tą chorobą - mówi nie będący zaangażowany w te badanie prof. Gordon Fischell z New York School of Medicine.  Publikacja dotycząca podjętych eksperymentów ukazała się 13 lutego 2016 roku na łamach „Nature”.

 

Autor: Joanna Wojsiat

 

Źródła

Yuan Mei et al. Adult restoration of Shank3 expression rescues selective autistic-like phenotypes, Nature (2016). DOI: 10.1038/nature16971

Stanisław Pużyński, Janusz Rybakowski, Jacek Wciórka (red.): Psychiatria. Tom II: Psychiatria kliniczna. Wydanie II. Elsevier Urban & Partner, Wrocław, 2010, s. 591-597. ISBN 978-83-7609-102-0

KOMENTARZE
Newsletter