Genscan findet Verbindung zwischen einer Reihe von Hirnerkrankungen im Kindes alter

Genscan findet Verbindung zwischen einer Reihe von Hirnerkrankungen im Kindes alter
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Anonim

Mutationen in einem einzelnen Gen können verschiedene Arten von Entwicklungsanomalien des Gehirns verursachen, die Experten traditionell als verschiedene Störungen betrachtet haben. Mit Unterstützung der National Institutes of He alth fanden Forscher diese Mutationen durch vollständige Exom-Sequenzierung – eine neue Gen-Scanning-Technologie, die die Kosten und den Zeitaufwand für die Suche nach seltenen Mutationen senkt.

"Dies wird die Art und Weise verändern, wie wir Einzelgenerkrankungen angehen", sagte der leitende Forscher Murat Gunel, M.D., Leiter des Programms für Neurovaskuläre Chirurgie und Co-Direktor des Programms für Neurogenetik an der Yale University in New Haven, Anschl.Die vollständige Exom-Sequenzierung kann auf Dutzende anderer seltener genetischer Störungen angewendet werden, bei denen die schuldigen Gene bisher der Entdeckung entgangen sind, sagte er.

Solche Informationen können Paaren helfen, das Risiko einzuschätzen, genetische Störungen an ihre Kinder weiterzugeben. Es kann auch Einblicke in Krankheitsmechanismen und Behandlungen geben.

Die Forschung wird teilweise durch einen Stimulus-Zuschuss in Höhe von 2,9 Millionen US-Dollar des National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) des NIH finanziert, der durch den American Recovery and Reinvestment Act ermöglicht wird.

"Diese Studie demonstriert ein leistungsstarkes neues Instrument zur Entdeckung der Ursache schwer zu knackender genetischer Störungen", sagte NINDS-Direktor Story Landis, Ph.D. "Es zeigt auch, wie die Unterstützung des Recovery Act für die NIH-Gemeinschaft die biomedizinische Technologie und Innovation erfolgreich vorantreibt."

Die Studie erscheint am 22. August in Nature und konzentriert sich auf Kinder mit Fehlbildungen der kortikalen Entwicklung (MCD).Dies sind schwere Anomalien der Großhirnrinde, der äußersten Schicht des Gehirns, die normalerweise komplexe F alten enthält, die dicht mit Gehirnzellen gefüllt sind. Bei MCD ist der Kortex kleiner und seine F alten sind weniger komplex. Betroffene Kinder haben schwere geistige Behinderungen und erreichen möglicherweise keine Entwicklungsmeilensteine.

Unterschiedliche Arten von MCD werden basierend auf der Anatomie erkannt. Sie tragen Namen wie Mikrozephalie (kleines Gehirn und kleiner Kopf), Schizenzephalie (mit Flüssigkeit gefüllte Sp alten im Gehirn), Pachygyrie (ein Kortex mit dickeren, weniger F alten) und Polymikrogyrie (Kortex mit vielen kleinen F alten). Diese Bedingungen spiegeln ein Versagen von Gehirnzellen wider, zu wachsen und während der Entwicklung ihre richtigen Plätze zu erreichen. Sie können aus einer pränatalen Exposition gegenüber Alkohol, Drogen und einigen Viren resultieren. In vielen Fällen ist die Ursache genetisch, aber die spezifische genetische Läsion ist oft unbekannt.

Durch vollständige Exom-Sequenzierung fand die neue Studie ein einzelnes Gen an der Wurzel scheinbar unterschiedlicher MCD-Typen bei Kindern aus mehreren Familien.Anstatt das gesamte Genom einer Person auf Mutationen zu scannen, konzentriert sich diese Technik auf die proteinkodierenden DNA-Teile oder das Exom, das etwa 1,5 Prozent des Genoms ausmacht.

Genetische Formen von MCD treten weltweit und in allen Arten von Familien auf, aber die höchste Inzidenz tritt bei Kindern auf, die von verwandten Eltern geboren wurden. Dr. Gunel und seine Kollegen in Yale taten sich mit Ermittlern in der Türkei zusammen, um türkische Familien mit MCD zu untersuchen. Das Land hat eine Tradition von Cousin-Ehen ersten und zweiten Grades und daher eine relativ hohe Inzidenz von MCD.

Die Studie konzentrierte sich zunächst auf zwei verwandte Kinder, bei denen Mikrozephalie diagnostiziert wurde. Die Sequenzierung des gesamten Exoms ergab, dass beide Kinder Mutationen in einem Gen namens WDR62 hatten. Als die Studie auch Kinder aus anderen Familien mit Mikrozephalie umfasste, wurde festgestellt, dass viele der Kinder Mutationen im selben Gen hatten. Unerwarteterweise zeigte die Bildgebung des Gehirns, dass die Kinder auch zu anderen Arten von MCD neigten, die von Mikrozephalie überlagert waren.Insgesamt fanden die Forscher 6 einzigartige Mutationen im WDR62-Gen in 30 Familien.

Diese Ergebnisse zeigen, dass ein einzelnes Gen "für auffallend unterschiedliche Aspekte der Entwicklung des menschlichen kortikalen Gehirns erforderlich ist", sagte Dr. Gunel.

Niemand weiß genau, was WDR62 tut, aber es ist bekannt, dass verwandte Proteine ​​die Verarbeitung von RNA (dem Zwischenprodukt zwischen DNA und Protein) regulieren. Die Forscher fanden heraus, dass WDR62 im sich entwickelnden Gehirn von Mäusen und Menschen in einem Band aus Gehirngewebe angereichert ist, das neurale Stammzellen enthält. Sie planen, die genauen Funktionen von WDR62 in Mausstudien zu erforschen. In der Zwischenzeit werden sie ihren Zuschuss aus dem Recovery Act verwenden, um die gesamte Exomsequenzierung auf Hunderte von zusätzlichen Familien mit MCD auszudehnen.

Die Technologie sollte sich laut Dr. Gunel als schnell und kostengünstig erweisen, um auch die Wurzeln anderer seltener genetischer Störungen zu identifizieren. In seinem Labor dauert die Sequenzierung des gesamten Genoms mehrere Wochen und kostet etwa 50.000 US-Dollar, während die Sequenzierung des gesamten Exoms 9 Tage dauert und etwa 3.500 US-Dollar kostet, sagte er.

Zusätzlich zu NINDS kam weitere Unterstützung für die Studie von einem Clinical and Translational Science Award des National Center for Research Resources des NIH und vom National Institute of Mental He alth des NIH.

Referenz: Bilguvar K, Ozturk AK et al. „Die Sequenzierung des gesamten Exoms identifiziert WDR62-Mutationen in schweren kortikalen Fehlbildungen des Gehirns.“Nature, online veröffentlicht am 22. August 2010.

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