Powstała największa "mapa" autyzmu. Może pomóc opracować nowe terapie

Naukowcy stworzyli najbardziej szczegółową jak dotąd mapę molekularnych mechanizmów związanych z autyzmem, wykorzystując do tego celu m.in. sztuczną inteligencję oraz organoidy mózgowe. Wyniki opublikowane w czasopiśmie "Science" mogą otworzyć nowy kierunek poszukiwania terapii precyzyjnie ukierunkowanych na biologiczne mechanizmy autyzmu. Zamiast analizować wyłącznie geny, badacze przyjrzeli się białkom kodowanym przez te geny i sprawdzili, w jaki sposób współpracują one ze sobą podczas rozwoju mózgu. 

Badanie 100 genów o wysokim stopniu powiązania z autyzmem ujawniło ponad 1800 interakcji między białkami, a co szczególnie istotne, około 87 proc. z nich nie było wcześniej opisanych. Naukowcy przeanalizowali następnie 54 mutacje pochodzące od pacjentów i sprawdzili, jak konkretne zmiany genetyczne przebudowują sieć wzajemnych zależności między białkami.

Okazało się, że pozornie różne mutacje mogą prowadzić do podobnych zaburzeń, tzn. wiele genetycznie odmiennych postaci autyzmu zbiega się w tych samych kompleksach białkowych, co może mieć największe znaczenie dla przyszłego leczenia. W jaki sposób? Jeżeli różne mutacje zakłócają działanie tych samych molekularnych "węzłów", niekoniecznie trzeba będzie opracowywać osobny lek dla każdej z nich.

W badaniu wykorzystano również AlphaFold, czyli system sztucznej inteligencji służący m.in. do przewidywania struktur białek. Dzięki połączeniu przewidywań strukturalnych z mapą interakcji naukowcy mogli dokładniej określić, gdzie mutacje zaburzają połączenia między białkami.

Następnie najważniejsze obserwacje sprawdzano w modelach laboratoryjnych, w tym w organoidach mózgowych pochodzących z ludzkich komórek. Są to niewielkie, hodowane w laboratorium struktury, które pozwalają badać niektóre procesy zachodzące podczas rozwoju ludzkiego mózgu.

Jednym z przykładów były mutacje genu FOXP1. Badacze wykazali, że różne zmiany w tym genie mogą prowadzić do zaburzenia tej samej interakcji z białkiem FOXP4. W organoidach wiązało się to m.in. z przedwczesnym rozwojem neuronów kory oraz zwiększoną pobudliwością obwodów neuronalnych.

To ważne odkrycie, ponieważ sugeruje, że niektóre mutacje nie powodują problemu wyłącznie przez "wyłączenie" danego genu. Mogą również przestawiać sposób działania całej sieci białek, tworząc nowe, nieprawidłowe zależności.

Zobacz również:

---

Medycyna

Szczepionka przeciw półpaścowi może chronić serce. Zaskakujący związek

Karolina Majchrzak

Na tym etapie zdecydowanie nie można jeszcze mówić o gotowej terapii, ale naukowcy dostali coś, czego wcześniej bardzo brakowało - znacznie dokładniejszy obraz tego, gdzie na poziomie molekularnym można szukać punktów uchwytu dla przyszłych terapii. Potencjalne leki mogłyby w przyszłości stabilizować prawidłowe kompleksy białkowe albo blokować szkodliwe interakcje.

Potrzebny jest schemat połączeń tej listy

---

Badanie jest szczególnie istotne w kontekście osób z głębokimi postaciami autyzmu, które stanowią około 30 proc. osób w spektrum i często mają rzadkie, silnie działające warianty genetyczne. Autorzy podkreślają jednak, że opracowana metoda może w przyszłości znaleźć zastosowanie również w badaniach nad innymi chorobami neurologicznymi i psychiatrycznymi.