'Jumping Genes' collegato alla schizofrenia

Rischio e ricompensa. Il "salto di geni" (nel neurone verde) può aiutare a garantire che ogni cervello sia unico, ma potrebbe anche contribuire a disturbi neurologici come la schizofrenia.

Alcuni nuovi frammenti di DNA che possono trasferirsi e proliferare in tutto il genoma, chiamati "geni che saltano", possono contribuire alla schizofrenia, suggerisce un nuovo studio. Questi elementi genetici canaglia pepano il tessuto cerebrale delle persone decedute con il disturbo e si moltiplicano in risposta a eventi stressanti, come infezioni durante la gravidanza, che aumentano il rischio di malattia. Lo studio potrebbe aiutare a spiegare come i geni e l'ambiente lavorano insieme per produrre il disturbo complesso e possono anche indicare modi per ridurre il rischio della malattia, dicono i ricercatori.

La schizofrenia provoca allucinazioni, delusioni e una miriade di altri problemi cognitivi e affligge circa l'1% di tutte le persone. Funziona in famiglie - una persona il cui fratello gemello ha il disturbo, ad esempio, ha circa il 50% di possibilità di svilupparlo. Gli scienziati hanno faticato a definire quali geni siano più importanti per lo sviluppo della malattia, comunque; ogni singolo gene associato al disturbo conferisce solo un rischio modesto. Fattori ambientali come le infezioni virali prima della nascita hanno anche dimostrato di aumentare il rischio di sviluppare la schizofrenia, ma come e se queste esposizioni interagiscono con i geni per distorcere lo sviluppo del cervello e produrre la malattia non è ancora chiaro, dice Tadafumi Kato, neuroscienziato al RIKEN Brain Science Institute a Wako City, Giappone e coautore del nuovo studio.

Negli ultimi anni, un nuovo meccanismo di mutazione genetica ha suscitato un notevole interesse da parte dei ricercatori che studiano i disturbi neurologici, afferma Kato. Chiamato informalmente saltare i geni , questi pezzetti di DNA possono replicarsi e inserirsi in altre regioni del genoma, dove o stanno in silenzio, non fanno nulla; iniziare a sfornare i propri prodotti genetici; o alterare l'attività dei loro geni vicini. Se ciò sembra potenzialmente pericoloso, è: tali geni sono spesso i responsabili di mutazioni che causano tumori e sono stati implicati in diverse malattie neurologiche. Tuttavia, i geni saltatori costituiscono quasi la metà dell'attuale genoma umano, suggerendo che gli umani devono molto della nostra identità ai loro audaci balzi.

Recenti ricerche del neuroscienziato Fred Gage e colleghi dell'Università della California (UC), San Diego, hanno dimostrato che uno dei tipi più comuni di gene che salta nelle persone, chiamato L1, è particolarmente abbondante nelle cellule staminali umane nel cervello che alla fine si differenziano nei neuroni e svolge un ruolo importante nella regolazione dello sviluppo e della proliferazione neuronale . Sebbene Gage e colleghi abbiano scoperto che l'aumento di L1 è associato a disturbi mentali come la sindrome di Rett, una forma di autismo e una malattia motoria neurologica chiamata sindrome di Louis-Bar, "nessuno aveva guardato con molta attenzione" per vedere se il gene potesse anche contribuire alla schizofrenia, dice.

Per indagare su questa domanda, il ricercatore principale Kazuya Iwamoto, un neuroscienziato; Kato; e il loro team di RIKEN ha estratto il tessuto cerebrale di persone decedute a cui era stata diagnosticata la schizofrenia e molti altri disturbi mentali, estratto il DNA dai loro neuroni e confrontato con quello di persone sane. Rispetto ai controlli, c'era un aumento di 1,1 volte di L1 nel tessuto di persone con schizofrenia , così come i livelli leggermente meno elevati nelle persone con altri disturbi mentali come la depressione maggiore, il team riporta oggi a Neurone .

Successivamente, gli scienziati hanno testato se i fattori ambientali associati alla schizofrenia potevano innescare un aumento comparabile di L1. Hanno iniettato topi gravidi con una sostanza chimica che simula l'infezione virale e hanno scoperto che la loro prole, in effetti, mostrava livelli più elevati del gene nel loro tessuto cerebrale. Un altro studio sui macachi infantili, che imitava l'esposizione a un ormone associato anche a un aumento del rischio di schizofrenia, ha prodotto risultati simili. Infine, il gruppo ha esaminato cellule staminali neurali umane estratte da persone con schizofrenia e ha scoperto che anche questi mostravano livelli più elevati di L1.

Il fatto che sia possibile aumentare il numero di copie di L1 nel cervello di topo e macaco usando i trigger ambientali stabiliti per la schizofrenia mostra che tali mutazioni genetiche nel cervello possono essere prevenute se tali esposizioni possono essere evitate, dice Kato. Dice che spera che la "nuova visione" secondo cui i fattori ambientali possono innescare o dissuadere i cambiamenti genetici coinvolti nella malattia contribuirà a rimuovere alcuni stigma del disturbo.

Combinato con studi precedenti su altri disturbi, il nuovo studio suggerisce che i geni L1 sono effettivamente più attivi nel cervello dei pazienti con malattie neuropsichiatriche, dice Gage. Egli avverte, tuttavia, che nessuno ancora sa se effettivamente causano la malattia. "Ora che abbiamo più conferme di ciò che si verifica negli esseri umani con diverse malattie, il passo successivo è determinare se possibile quale ruolo, se esiste, gioca".

Una possibilità allettante è che mentre questi frammenti irrequieti di DNA si spostano attraverso i genomi delle cellule cerebrali umane, aiutano a creare la vibrante diversità cognitiva che aiuta gli esseri umani come una specie a rispondere alle mutevoli condizioni ambientali e produce straordinari "outlier", inclusi innovatori e geni come Picasso, dice il neuroscienziato UC San Diego Alysson Muotri. Il prezzo di tale ricca diversità può essere che a volte emergono mutazioni che contribuiscono a disturbi mentali come la schizofrenia. Capire cosa fanno veramente questi geni che saltano nel cervello umano è la "prossima frontiera" per comprendere i complessi disturbi mentali, dice. "Questa è solo la punta dell'iceberg."

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