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Wie eine Autismus-Gen-Mutation die Entwicklung des Gehirns verändert
Durch die Analyse der Gehirne von Mäusen haben Forscher entdeckt, wie Mutationen in einem Gen namens CHD8 die Entwicklung des Gehirns und die kognitiven Funktionen zur Entstehung von Autismus verändern können.
Forscher haben herausgefunden, wie CHD8-Genmutationen die Entwicklung des Gehirns verändern und die kognitiven Funktionen beeinträchtigen.
Forscher aus den USA und Kanada stellten fest, dass CHD8-Genmutationen die Genexpression in Mäusen veränderten, was ihre kognitiven Funktionen beeinträchtigte und das Gehirnvolumen erhöhte.
Diese beiden Eigenschaften sind bei Menschen mit Autismus vorhanden, die CHD8-Genmutationen aufweisen.
Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass die Veränderungen der Genexpression als Folge von CHD8-Genmutationen in der frühen Hirnentwicklung auftreten und im Laufe des Lebens anhalten.
Die Studie - angeführt von Alex Nord von der University of California-Davis - wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Nature Neurologie.
Nach Angaben der Zentren für Krankheitskontrolle und Prävention (CDC) wurde bei etwa einem von 68 Kindern in den USA Autismus diagnostiziert, wobei die Erkrankung bei Jungen etwa 4,5-mal häufiger ist als bei Mädchen.
Während die genauen Ursachen von Autismus unklar sind, haben Studien gezeigt, dass ökologische und genetische Faktoren eine Rolle spielen. Mutationen im CHD8-Gen werden als ein solcher Faktor angesehen.
Untersuchung von CHD8-Genmutationen in Mäusen
CHD8 befindet sich auf Chromosom 14 und ist dafür bekannt, dass es ein Protein kodiert, das für die DNA-Verpackung verantwortlich ist und die Genexpression in Zellen während der Entwicklung reguliert.
Normalerweise haben Menschen zwei funktionierende Kopien des CHD8-Gens. In einigen seltenen Fällen von Autismus ist jedoch eine Kopie dieses Gens mutiert und seine Funktion ist daher verloren.
Nord und Kollegen verwendeten Mausmodelle für ihre Studie, um besser zu verstehen, wie CHD8-Genmutationen die Gehirnentwicklung beeinflussen.
Das Team stellt fest, dass etwa 85 Prozent der Mausgene ähnlich wie menschliche Gene kodiert sind. Dies bedeutet, dass Veränderungen in der DNA von Mäusen Veränderungen in der menschlichen DNA simulieren werden, was die Nagetiere zu einem guten Modell für das Studium genetischer Mutationen macht.
Darüber hinaus weisen die Forscher darauf hin, dass Mäuse Verhaltensweisen aufweisen, die denen von Menschen ähneln.
"Verhaltenstests mit Mäusen geben uns Informationen über Geselligkeit, Angst und Kognition", erklärt Nord. "Von dort aus können wir Veränderungen auf anatomischer und zellulärer Ebene untersuchen, um Zusammenhänge zwischen Dimensionen zu finden. Dies ist entscheidend für das Verständnis der Biologie von Störungen wie Autismus."
Wie CHD8-Mutationen das Gehirn beeinflussen
Mit CRISPR / Cas9 Gen-Editierung züchteten die Forscher Mäuse, die nur eine Kopie des CHD8-Gens besaßen, und sie untersuchten, wie sich dies auf ihre Gehirnentwicklung auswirkte.
Bei Mäusen mit zwei funktionierenden CHD8-Genen fanden die Forscher heraus, dass die CHD8-Genexpression schon früh in der Gehirnentwicklung ihren Höhepunkt erreichte.
Aber bei Mäusen mit nur einer funktionierenden Kopie von CHD8 stieg die Zellproliferation in der frühen Gehirnentwicklung signifikant an, und die Nagetiere wiesen eine größere Gehirngröße auf, was bei Menschen mit Autismus oft der Fall ist.
Darüber hinaus stellte das Team fest, dass Mäuse mit einer CHD8-Genmutation für den Rest ihres Lebens Veränderungen der Genexpression erfahren.
Die Forscher fanden heraus, dass solche Veränderungen die Funktion von Synapsen beeinträchtigen, die Strukturen sind, die die Kommunikation zwischen Gehirnzellen ermöglichen.
Diese Veränderungen im Gehirn führten bei den Nagern zu kognitiven Beeinträchtigungen, einschließlich schlechtem Lernen und Gedächtnis.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass CHD8-Genmutationen nicht nur die Entwicklung des Gehirns beeinflussen, sondern auch die Funktion des Gehirns während des gesamten Erwachsenenalters beeinflussen.
Die Forscher glauben, dass ihre Ergebnisse Einblicke in eine der grundlegenden Ursachen von Autismus bieten, die den Weg für dringend benötigte neue Behandlungen für die Bedingung ebnen könnten.
"Seit Jahren basieren die Ziele der Arzneimittelentdeckung und -behandlung auf einer unbekannten Blackbox, was im Gehirn passiert", sagt Nord.
"Nun versuchen wir mithilfe genetischer Ansätze, den Einfluss spezifischer Mutationen in Fällen zu untersuchen, ein kohäsives Modell zu erstellen, das die genetische Kontrolle der Gehirnentwicklung mit dem Verhalten und der Gehirnfunktion verbindet."
Alex Nord
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