Каждый год тысячи детей рождаются с проблемами развития нервной системы. Речь идет не только об отставании интеллектуального роста или аутизма : на самом деле, многие психические заболевания в более позднем возрасте были связаны с проблемами развития нервной системы. Эти условия встречаются чаще, чем думает большинство людей. Одна оценка предполагает, что целых 15% людей страдают от определенных неврологических и психиатрических проблем, которые имеют отношение к генетике и нарушениям развития нервной системы.
Однако в настоящее время исследователи не могут объяснить причину многих нарушений развития нервной системы только на основе генетических мутаций. Это привело их к мысли, что они что-то упускают. Достижения в технологии генетического секвенирования произвели революцию в нашем понимании наследственных заболеваний. Это изменение было дополнительно поддержано улучшениями в вычислительной технике и анализе больших данных. В настоящее время исследователи располагают лучшими инструментами и обильными данными для анализа и выявления генетического ландшафта различных нарушений развития нервной системы.
Новое понимание нарушений развития нервной системы
В течение многих лет исследователи в основном концентрировали свое внимание на ~ 23 000 так называемых белок-кодирующих генов, так как большинство нарушений нейродевелопмента прямо или косвенно связаны с протеинопатиями (то есть дефектами белков, кодируемых генами). Эти гены составляют всего 2% нашего генома. На сегодняшний день исследователи в основном называют оставшиеся 98% нашего генома «мусорными» (то есть некодирующими), и его роль плохо изучена.
Теперь ученые открывают, что то, что они отвергали как мусор, оказывает существенное влияние на работу 2% содержащих белок кодирующих генов. Эти 98% генома участвуют в активации, дезактивации или изменяют уровень экспрессии 2%. Исследователи обнаружили много мутаций в этих забытых частях генома, которые влияют на другую, более активную часть генома. Таким образом, кажется, что нежелательная ДНК играет жизненно важную роль при множественных генетических расстройствах, включая заболевания нервного развития.
Однако выявление связи между этими некодирующими областями генома и кодирующими генами не является простой задачей. Это требует использования огромного количества данных и вычислительной мощности. Подробные исследования некодирующих областей стали возможными благодаря новым проектам генома, таким как 1000 Genome Project, поскольку эти проекты предоставляют полную информацию о геноме, включая информацию о некодирующих областях.
Новое исследование подтверждает связь между некодирующими генами и нарушениями развития нервной системы
В одном из самых обширных исследований такого рода, которое было опубликовано в этом году в журнале Nature , были проанализированы генетические данные из 8000 семейств. Исследователи смогли продемонстрировать связь между нарушениями развития нервной системы и мутациями вне генов, кодирующих белки. Это первое исследование, которое смогло предоставить информацию о риске неврологического развития у недиагностированных детей.
Несмотря на то, что у тысяч детей во всем мире развиваются заболевания нервно-психического развития, связанные с медленным интеллектуальным ростом, эпилепсией и даже пороками сердца, многие из них остаются не диагностированными до появления клинических симптомов. Эта задержка или пропущенный диагноз означает, что ценное время для принятия профилактических мер потеряно.
Новые результаты являются результатом исследования «Расшифровка нарушений развития» (DDD), начатого в 2010 году и направленного на раннюю диагностику редких нарушений развития. До сих пор, даже в развитых европейских странах и США только очень маленький процент детей с нарушениями развития своевременно диагностируется. Ожидается, что эти новые результаты революционизируют способ диагностики этих состояний и, возможно, помогут в раннем выявлении нарушений и связанных с ними факторов риска.
Приблизительно у одной трети из 13 000 детей, у которых диагностированы нарушения развития нервной системы, исследователи смогли выявить генетические мутации, которые были обнаружены ранее. Тем не менее, они не имели ни малейшего представления о том, какие мутации или генетические проблемы были причиной нарушений развития у оставшихся 8000 пациентов.
Поэтому исследователи обратили свое внимание на некодирующие или нежелательные части генома, которые контролируют ингибирование или активацию генов и служат в качестве регуляторов генов. К их удивлению, они обнаружили, что специфические мутации в этих некодирующих областях тесно связаны с конкретными нарушениями развития нервной системы. Была веская причина обратить внимание на конкретные части этих некодирующих генов, поскольку они были высоко консервативными у различных видов в ходе эволюционной истории . Обычно консервативный генетический материал играет решающую роль в выживании и приспособленности живых видов.
Каковы будущие последствия результатов?
В настоящее время исследователи согласны с тем, что они имеют ограниченные знания о связи между мутациями в некодирующих областях генома и нарушениями развития нервной системы. Тем не менее, они думают, что все изменится к лучшему, поскольку сейчас они на правильном пути. По мере поступления новых данных мы сможем более точно прогнозировать и диагностировать редкие нарушения развития нервной системы. Данные из новых проектов, таких как проект NHS «100 000 Genome», могут предоставить действительно богатые данные для лучшего понимания предмета. По мере появления более полных данных о геноме и здоровье, диагностика расстройств нервного развития будет проводиться с более высокой точностью.
Новые исследования, наконец, открыли двери в новые неизведанные территории, и в конечном итоге мы сможем получить ответы на вопросы, с которыми было слишком сложно разобраться в течение многих лет. Как только мы сможем своевременно провести диагностику, мы будем лучше подготовлены к принятию оптимальных решений относительно вариантов лечения.
