Сколиоз (искривление позвоночника) может проявляться как врожденный дефект и чаще начинается в подростковом возрасте. Теперь ученые дают генетическое объяснение этому состоянию. Гиперактивный ген, называемый ladybird homeobox 1 (LBX1), является началом генетической цепной реакции, которая заставляет позвоночник аномально развиваться.
«Существует генетический тест для подростков, который может предсказать искривление позвоночника и помочь в лечении. Исследования, которые определили гены, важны при возникновении сколиоза и могут способствовать дальнейшему развитию прогностического теста для выявления сколиоза до появления симптомов», — сказал Чиса Шукунами (Chisa Shukunami), профессор кафедры молекулярной биологии и биохимии в университете Хиросимы (HUSA).
Сколиоз является полигенным заболеванием, и мутации в нескольких генах могут иметь большое значение. Ученые уже знают про так называемый сигнальный путь Wnt / PCP, который частично отвечает за искривление позвоночника при сколиозе. Эти новые результаты показывают, что путь Wnt / PCP может дать представление о восстановлении нормальной жизни.
Слишком маленькая активность гена LBX1 не оказывает никакого влияния на процесс развития позвоночника. Тем не менее, исследовательская группа подозревает, что слишком большая активность LBX1 может быть проблематичной. Ученые проводили генетические эксперименты с использованием данио (небольших пресноводных рыб) для моделирования сколиоза. Исследователи наблюдали за генетически модифицированными данио, которые имели слишком высокую активность LBX1, а затем изучали, как развивались их позвонки.
Во время эмбрионального развития группы клеток образуют рисунок зеркальных изображений по обе стороны тела и могут стать различными отделами позвоночника. У эмбрионов, которым вводили дополнительный LBX1, клетки, ответственные за становление позвоночника и мышц спины, были шире, чем у здоровых рыб. У рыб происходило деформирование костей в спине, которое вызвало сколиоз. Исследователи полагают, что эта модель представляет собой версию врожденного дефекта сколиоза у людей, потому что кости явно деформируются.
Другая группа данио была генетически модифицирована для экспрессии дополнительных LBX1 на протяжении всей своей жизни, но только в некоторых клетках, которые исследователи называют генетические мозаики. У некоторых из этих рыб кости были правильной формы, но позвонки стали расти изогнутыми, когда они становились взрослыми. Эта модель характерна для большинства случаев сколиоза у человека, где нет никаких проблем до подросткового возраста. Идиопатический сколиоз поражает 2-4% всех детей в возрасте от 10 до 16 лет.
Сколиоз чаще выявляют у девочек. Интересно, но исследователи заметили, что у самок рыб тоже часто возникал сколиоз. Причины, почему женщины более восприимчивы к сколиозу, остаются загадкой.
Часть ДНК, которая регулирует LBX1, мутирует, поэтому ген LBX1 является гиперактивным. Избыток LBX1 препятствует активности wnt5b. Недостаточность wnt5b означает, что ген RhoA не активен. Этот каскад или сигнальный путь является связующим звеном между LBX1 и сколиозом. Ген wnt5b помогает контролировать многие аспекты клеточного роста, в том числе регулирование клеток костей и мышц на ранних стадиях развития. Позвоночник представляет собой взаимосвязанный комплекс костей, нервов и мышц, их развитие и рост зависит от ряда сложных генетических правил. Неправильное управление wnt5b может частично объяснить скелетные нарушения, которые вызывают сколиоз.
Исследователи решили проверить, если искусственно заменить wnt5b или RhoA, может ли это предотвратить сколиоз и смерть у рыб с врожденным сколиозом. Когда wnt5b или RhoA были добавлены в эмбриональном развитии, у рыб был менее тяжелый сколиоз. Маловероятно, что этот метод позволит предотвратить сколиоз у подростков.
Напомним, что ученые из Университета Кейо в Японии обнаружили ген, который связан с восприимчивостью к сколиозу.
Подробнее в научной статье:
Guo L. et al. Functional Investigation of a Non-coding Variant Associated with Adolescent Idiopathic Scoliosis in Zebrafish: Elevated Expression of the Ladybird Homeobox Gene Causes Body Axis Deformation //PLoS Genetics. – 2016. – Т. 12. – №. 1. – С. e1005802.
Для отправки комментария необходимо войти на сайт.