Теперь команда из Пенсильванского университета и Детской больницы Филадельфии подтвердила, что болезни этих пациентов были результатом генетической аномалии. Создавая мышей, у которых отсутствовал один и тот же участок ДНК, исследователи Penn и CHOP показали, что эти животные страдали от тех же проблем, что и у матери, дочери и сына — расщелины неба, эпилепсии и респираторных проблем, состояния, называемого синдромом делеции Xq22.1 человека. . И, выяснив генетическую основу синдрома, исследователи заложили основу для определения молекулярного механизма, лежащего в основе этих проблем, и потенциального лечения их биологического корня.«Это исследование показало, что удаление этой области у мышей заставляет их реагировать, как и люди, с той же делецией», — сказал П. Джереми Ван, старший автор исследования и профессор кафедры биологии животных Школы ветеринарной медицины Пенсильвании. «Теперь, когда у нас есть модель мыши, мы можем проанализировать и попытаться генетически точно определить, какие гены ответственны».Ван вместе со своим докторантом Цзянь Чжоу руководил исследованием.
Среди дополнительных соавторов были Н. Адриан Леу из Penn Vet и Итан Голдберг из CHOP, Лэй Чжоу и Дуглас Коултер.Исследование опубликовано в журнале Human Molecular Genetics.Чтобы исследовать эффекты отсутствия этой части ДНК, длиной более 1 миллиона пар оснований, команда Пенна скрестила существующих мышей, у которых были определенные делеции в их ДНК, чтобы создать мышь, у которой не хватало всего участка, который отсутствовал у пациентов-людей.
Они быстро заметили, что все самцы мышей умерли при рождении из-за дыхательной недостаточности. Женщины, у которых была бы одна нормальная Х-хромосома и одна Х-хромосома с этим отсутствующим участком генетического материала, выжили, но у них были симптомы различной степени, включая эпилепсию, волчью пасть и другие проблемы развития.«Мы считаем, что это происходит из-за инактивации искаженной Х-хромосомы», — сказал Ван. «У женщин экспрессия одной из Х-хромосом случайным образом« заглушается », так что мужчины и женщины имеют равную дозу генетического материала из этой половой хромосомы при нормальных обстоятельствах.
В этом случае, если больше женских клеток заглушают Х-хромосому, которая имеет удаление, последствия синдрома не будут такими серьезными ».Чтобы сузить, какая часть удаленного генетического материала ответственна за наблюдаемые врожденные дефекты, исследователи с помощью генной инженерии создали один тип мышей, у которого отсутствовали первые две трети исходной генетической делеции, и другой тип, у которого отсутствовала последняя треть.Неожиданно оказалось, что у мышей, лишенных двух третей области Х-хромосомы, включающей 17 генов, не было обнаружено дыхательной недостаточности, волчьей пасти или эпилепсии.
«Эти мыши были в порядке», — сказал Ван. «Для нас было очень удивительно, что удаление такого количества генов на Х-хромосоме не вызвало явных проблем для мышей».Это не относилось к мышам, у которых отсутствовали последние 350 пар нуклеотидов в интересующей области. У этих мышей был тот же набор проблем, что и у мышей, у которых отсутствовал весь регион: самцы умирали после рождения, а самки имели волчья пасть, более высокие показатели смертности вскоре после рождения, задержки в развитии и судороги.
После исключения генов в этой меньшей области, которые не имеют аналогов у людей, исследователи остались только с четырьмя генами. Все четыре принадлежат к одному семейству генов и кодируют белки, участвующие в передаче сигналов в клетке.«Эти белки участвуют в нейронных цепях и активности нейромедиаторов», — сказал Ван. «Вероятно, поэтому мы видим, что у женщин, у которых отсутствует одна копия этих X-сцепленных генов, наблюдается эпилепсия».
Ван и его коллеги планируют продолжить изучение этих четырех генов, чтобы определить, какие из них приводят к проблемам развития, таким как волчья пасть и эпилепсия, когда они отсутствуют. По словам Ванга, информация, полученная в результате этого и будущих исследований, может послужить основой для пренатального тестирования, что даст врачам предварительное предупреждение о лечении возможных респираторных или других проблем у новорожденных.
Понимание того, как отсутствие этих генов приводит к эпилепсии, также может помочь в выборе лечения этого состояния.«Эпилепсия и волчья пасть ежегодно поражают десятки тысяч детей только в США, — сказал Ван, — а дыхательная недостаточность является особой проблемой для недоношенных детей и детей с низкой массой тела. важные последствия ".