نقش بالقوه تعامل ژنتیک و محیط در اختلال طیف اوتیسم

اوتیسم

مطالعه ارگانوئید مغزی نقش بالقوه تعامل ژنتیک و محیط در اختلال طیف اوتیسم را برجسته می کند. مطالعات یک روش سریع تر و کم هزینه تر برای کشف علل ژنتیکی و محیطی پیرامون اختلال طیف اوتیسم و سایر بیماری ها را نشان می دهد.

نتایج یک مطالعه ارگانوئید مغزی در دانشکده بهداشت عمومی جان هاپکینز نشان می دهد که عوامل ژنتیکی و محیطی ممکن است بتوانند با هم ترکیب شوند و رشد عصبی را مختل کنند. محققان گمان می کنند که تعامل ژنتیک و محیط ممکن است در افزایش شیوع اختلال طیف اوتیسم نقش داشته باشد -یک اختلال رشدی که با عملکرد شناختی، اختلالات اجتماعی و ارتباطی مشخص می شود.

استفاده از ارگانوئیدهای مغزی در این مطالعه در مقایسه با مطالعات مرسوم روی حیوانات، راه را برای آزمایش سریع تر، ارزان تر و مرتبط تر با انسان در این زمینه نشان می دهد.

مدل ارگانوئید مغزی که توسط محققان مدرسه بلومبرگ توسعه یافته است، شامل سلول هایی است که از کشت سلول های بنیادی انسان متمایز شده و از مغز در حال توسعه انسان تقلید می کند. محققان در این مطالعه دریافتند که کلرپیریفوس، یک آفت کش معمولی که به ایجاد سمیت عصبی و خطر ابتلا به اوتیسم کمک می کند، سطح پروتئین CHD8 موجود در ارگانوئیدها را به طور چشمگیری کاهش می دهد. CHD8  تنظیم کننده فعالیت ژنی است که در رشد مغز بسیار مهم می باشد. جهش در ژن آن، که فعالیت CHD8 را کاهش می دهد، یکی از قوی ترین عوامل در بین 100 عامل خطر ژنتیکی برای اوتیسم است که تاکنون شناسایی شده است.

این مطالعه اولین نمونه ای است که در مدل انسانی نشان می دهد که یک عامل خطر محیطی می تواند تأثیر فاکتورهای خطر ژنتیکی را برای اوتیسم تقویت کند.

دکتر لنا اسمیرنووا، همکار پژوهشی در بخش بهداشت و مهندسی محیط زیست در مدرسه بلومبرگ می گوید: “این یک گام رو به جلو برای نشان دادن تداخل بین ژنتیک و محیط و نقش بالقوه آن در اختلال طیف اوتیسم است.”

به گفته مراکز کنترل و پیشگیری از بیماری ها، اختلال طیف اوتیسم در حال حاضر تقریباً در دو درصد از تولدهای زنده رخ می دهد.

پروفسور توماس هارتونگ، محقق و نویسنده این مطالعه می گوید: “توضیح در مورد تشخیص اوتیسم در دهه های اخیر دشوار است. نمی توان در این مدت کوتاه تغییرات ژنتیکی در کل جمعیت ایجاد کرد، اما همچنین نتوانستیم یک مواجهه محیطی پیدا کنیم که به اندازه کافی آن را توضیح دهد.”  دکتر هارتونگ همچنین مدیر مرکز آزمایش های جایگزین برای حیوانات در مدرسه بلومبرگ است. او می گوید: “برای من، بهترین توضیح شامل ترکیبی از عوامل ژنتیکی و عوامل محیطی است.”

چگونگی تعامل محیط و ژنتیک در افزایش خطر ابتلا به اختلال طیف اوتیسم عمدتا ناشناخته است، تا حدی به این دلیل که مطالعه این تعاملات دشوار بوده است. آزمایشات مرسوم با حیوانات آزمایشگاهی گران است و به ویژه برای اختلالات مربوط به مغز و شناخت، ارتباط محدودی با انسان دارد.

Pexels/ Autism

پیشرفت در روش های سلول های بنیادی در دهه های گذشته به محققان این امکان را داده است که از سلول های پوست انسان که می تواند ابتدا به سلول های بنیادی و سپس تقریباً به هر نوع سلولی تبدیل شود و در آزمایشگاه مورد مطالعه قرار گیرد، استفاده کنند. در سال های اخیر، دانشمندان فراتر از کشت سلولی ساده در آزمایشگاه رفته اند، و کشت هایی از ارگانوئیدهای سه بعدی ایجاد کرده اند که پیچیدگی اندام های انسانی را بهتر نشان می دهد.

محققان برای مطالعه خود از ارگانوئیدهای مغزی برای مدل سازی اثرات اختلال ژن CHD8 همراه با قرار گرفتن در معرض کلرپیریفوس استفاده کردند. گروهی به سرپرستی هربرت لاخمن، استاد کالج پزشکی آلبرت اینشتین، سلول های تشکیل دهنده ارگانوئیدها را فاقد یکی از دو نسخه طبیعی ژن CHD8 کردند. این کار باعث تضعیف قابل توجه، اما کمتر از کل، فعالیت ژن CHD8 می شود، مشابه آنچه در افراد مبتلا به جهش CHD8 و اوتیسم مشاهده می شود. سپس محققان تأثیر اضافی قرار گرفتن در معرض کلرپیریفوس را بررسی کردند، که هنوز هم به طور گسترده در محصولات کشاورزی در ایالات متحده و خارج از آن استفاده می شود.

اسمیرنووا می گوید: “مواجهه کوتاه مدت آزمایشگاهی با دوزهای بالا وضعیت واقعی را منعکس نمی کند، اما نقطه شروع را برای شناسایی متغیرهای ژنتیکی که ممکن است افراد را مستعد ابتلا به سموم کند، می دهد. اکنون می توانیم نحوه تعامل ژن ها و مواد بالقوه سمی را بررسی کنیم.”

محققان دریافتند که ارگانوئیدهای مغزی با تنها یک نسخه از ژن CHD8 تنها دو سوم سطح طبیعی پروتئین CHD8 را در سلول های خود داشتند، اما قرار گرفتن در معرض کلرپیریفوس سطح CHD8 را بسیار پایین آورد و کمبود متوسط را به یک کمبود شدید تبدیل کرد. در معرض قرار گرفتن، به وضوح نشان داد که چگونه یک عامل محیطی می تواند اثر ژنتیکی را بدتر کند، و به احتمال زیاد پیشرفت بیماری و علائم را بدتر می کند.

محققان در بخشی از مطالعه خود لیستی از مولکول های خون، ادرار و بافت مغز را تهیه کردند که مطالعات قبلی نشان داده بود در بیماران مبتلا به طیف اوتیسم متفاوت است. آن ها دریافتند که سطح چندین مورد از این نشانگرهای زیستی اوتیسم نیز در ارگانوئیدها به دلیل کمبود CHD8 یا قرار گرفتن در معرض کلرپیریفوس و بیشتر توسط هر دو تغییر کرده است.

اسمیرنووا می گوید: “به این صورت ما نشان دادیم که تغییرات در این ارگانوئیدها نشان دهنده تغییراتی است که در بیماران اوتیسم مشاهده می شود.”

به گفته محققان، این یافته ها راه را برای مطالعات بیشتر در مورد فعل و انفعالات ژن و محیط در بیماری ها با استفاده از ارگانوئیدهای مشتق از انسان هموار می کند.

هارتونگ می گوید: “استفاده از مدل های سه بعدی، مشتق از انسان و شبیه مغز در این مطالعه، راه خوبی برای مطالعه اثر متقابل ژنتیک و محیط در اوتیسم و سایر اختلالات تکاملی عصبی است.”

بیشتر بخوانید: تأثیر مصرف الکل بر کوچک شدن مغز

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.