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I topi forniscono la comprensione nella genetica dei disordini di spettro di autismo

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Mentre le cause definitive rimangono poco chiare, parecchi fattori genetici ed ambientali aumentano la probabilità di disordine di spettro di autismo, o ASD, un gruppo di circostanze che coprono «una gamma» dei sintomi, abilità e livelli di inabilità.

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Approfittando degli avanzamenti nelle tecnologie genetiche, i ricercatori principali da Alex Nord, assistente universitario della neurobiologia, della fisiologia e del comportamento con il centro per la neuroscienza all'università di California, Davis, stanno guadagnando una migliore comprensione del ruolo svolto da un gene specifico coinvolgere nell'autismo. Il lavoro di collaborazione compare 26 giugno in neuroscienza della natura del giornale.

«Per anni, gli obiettivi della scoperta della droga ed il trattamento sono stati basati su una scatola nera sconosciuta di che cosa sta accadendo nel cervello,» hanno detto Nord. «Ora, facendo uso degli approcci genetici per studiare l'impatto delle mutazioni specifiche trovate in casi, stiamo provando a sviluppare un modello coesivo che collega il controllo genetico dello sviluppo del cervello con comportamento e la funzione del cervello.»

Le ricerche di laboratorio di Nord come il genoma codifica lo sviluppo e la funzione del cervello, con un interesse particolare nella comprensione della base genetica dei disturbi neurologici.

Modelli del cervello del topo

Non c' è non causa genetica specifica conosciuta per la maggior parte dei casi di autismo, ma molti geni differenti sono stati collegati al disordine. In casi rari e specifici della gente con ASD, una copia di un gene chiamato CHD8 è subita una mutazione e perde la funzione. Il gene CHD8 codifica una proteina responsabile dell'imballaggio del DNA in cellule in tutto il corpo. Imballaggio dei comandi del DNA come i geni sono girati in funzione e a riposo in cellule durante lo sviluppo.

Poiché i topi e gli esseri umani dividono in media 85 per cento dei geni similmente codificati, i topi possono essere usati come modello per studiare come le mutazioni genetiche urtano lo sviluppo del cervello. Cambiamenti nei cambiamenti mimici del DNA del topo in DNA umano e viceversa. Inoltre, i topi esibiscono i comportamenti che possono essere usati come modelli per comportamento umano d'esplorazione.

Il laboratorio di Nord a Uc Davis ed i suoi collaboratori stanno funzionando per caratterizzare i cambiamenti nello sviluppo del cervello e nel comportamento dei topi che portano una copia mutata di CHD8.

«Le prove comportamentistiche con i topi ci forniscono le informazioni su socievolezza, su ansia e su cognizione. Da là, possiamo esaminare i cambiamenti all'anatomico e livello cellulare per trovare i collegamenti attraverso le dimensioni,» ha detto Nord. «Questo è critico a capire la biologia dei disordini come autismo.»

Inducendo la mutazione del gene CHD8 in topi e studiando il loro sviluppo del cervello, Nord ed il suo gruppo hanno stabilito che i topi avvertissero il danno conoscitivo ed hanno aumentato il volume del cervello. Entrambe le circostanze sono inoltre presenti in individui con un gene mutato CHD8.

Nuove implicazioni per presto e sviluppo per tutta la vita del cervello

L'analisi dei dati dai cervelli del topo rivela che picchi di espressione genica CHD8 durante le fasi iniziali di sviluppo del cervello. Le mutazioni in CHD8 conducono ad eccessiva produzione di divisione delle cellule nel cervello come pure megalencephaly, uno stato ingrandetto del cervello comune in individui con ASD. Questi risultati suggeriscono le cause inerenti allo sviluppo della dimensione aumentata del cervello.

Più sorprendente, Nord inoltre ha scoperto che le mutazioni patologiche nell'espressione genica nei cervelli dei topi con un CHD8 mutato sono continuato con la vita dei topi. I geni in questione nei processi biologici critici come la funzione della sinapsi sono stati urtati dalla mutazione CHD8. Ciò suggerisce che CHD8 svolga un ruolo nella funzione del cervello durante vita e possa colpire più presto lo sviluppo del cervello in individui autistici.

Mentre i centri di ricerca di Nord sugli stati gravi di ASD, le lezioni imparate possono finalmente contribuire a spiegare molti casi lungo lo spettro di autismo.

Collaborazione per migliorare comprensione

Il lavoro di Nord getta un ponte sulle discipline ed ha incorporato i diversi collaboratori. Il modello genetico del topo è stato sviluppato a Lawrence Berkeley National Laboratory facendo uso di CRISPR che pubblica la tecnologia ed i co-author Jacqueline Crawley e Jill Silverman dell'istituto di MENTE di Uc Davis hanno valutato il comportamento del topo per caratterizzare le interazioni sociali ed i danni conoscitivi.

Nord inoltre partnered con il co-author Konstantinos Zarbalis dell'istituto per medicina rigeneratrice pediatrica a Uc Davis per esaminare i cambiamenti nella proliferazione delle cellule nei cervelli dei topi con la mutazione CHD8 e con Jason Lerch dal centro della rappresentazione del topo all'ospedale per i bambini malati a Toronto, il Canada, per condurre l'imaging a risonanza magnetica sui cervelli del topo.

«È l'atto di collaborazione che trovo realmente la soddisfazione,» Nord ha detto. «La scienza ottiene molto più interessante e potente quando combiniamo gli approcci differenti. Potevamo insieme mostrare che quella mutazione a CHD8 causa i cambiamenti allo sviluppo del cervello, che a sua volta altera l'anatomia, la funzione ed il comportamento del cervello.»

In futuro, Nord spera di identificare come DNA dei pacchetti CHD8 in cellule neurali e di determinare gli impatti specifici allo sviluppo iniziale del cervello ed alla funzione sinaptica. Nord spera che l'esplorazione profonda delle mutazioni CHD8 infine renda la maggior conoscenza dei fattori generali che contribuiscono a ASD ed all'inabilità intellettuale.