Социальные трудности при аутизме, связанные с конкретным геном – Cell Reports

Исследователи пролили свет на генетические основы социального поведения, сосредоточив внимание на роли гена GTF2I в синдроме Вильямса и его контрасте с расстройствами аутистического спектра.

Исследование, в котором используются плюрипотентные стволовые клетки человека для создания органоидов головного мозга, показывает, что изменения в GTF2I могут привести к заметным различиям в возможностях социального взаимодействия, о чем свидетельствует повышенная гибель клеток и синаптические дефекты в органоидах, лишенных этого гена.

Это открытие не только расширяет наше понимание вариаций социального поведения, но и открывает двери для потенциальных методов лечения социальных нарушений, связанных с аутизмом, давая новую надежду на улучшение социального функционирования. Выясняя баланс экспрессии GTF2I, исследование также способствует нашему пониманию социальной эволюции человека.

Лица с расстройством нервно-психического развития синдромом Вильямса имеют общительный характер «коктейльной вечеринки», в то время как люди с противоположным генетическим изменением, напротив, склонны к аутистическим чертам и склонности к социальной борьбе.

Теперь, благодаря новым открытиям Института стволовых клеток Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD), ученые лучше понимают, почему.

Исследование, опубликованное в научном журнале Cell Reports, может помочь объяснить различия в человеческой личности и даже привести к разработке лечения, которое поможет некоторым людям с аутизмом лучше функционировать в обществе.

Синдром Вильямса, который часто называют «противоположностью аутизма», представляет собой редкое генетическое заболевание, вызванное делецией около 25 генов в хромосомной области 7q11.23. Это изменение вызывает целую совокупность симптомов, таких как болезни сердца и задержка развития. Для него характерна поразительно привлекательная личность с высокой коммуникабельностью, разговорчивостью и словарным запасом, который маскирует обычно IQ ниже среднего.

Однако социальные преимущества синдрома Вильямса — это палка о двух концах. Люди с этим, казалось бы, парадоксальным состоянием не знают незнакомцев, что делает их особенно уязвимыми для жестокого обращения и издевательств.

Вместо делеции генов в хромосомной области 7q11.23 в ДНК некоторых людей наблюдается дупликация, что приводит к поведению, которое, в свою очередь, совершенно противоположно поведению людей с синдромом Вильямса. Люди с этим противоположным редким генетическим изменением, известным как синдром дупликации 7q11.23, обычно испытывают такие симптомы, как аутизм, социофобию и избирательный мутизм.

Хотя ранее изучалась более широкая генетическая область, лежащая в основе синдрома Вильямса, ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего предположили, что один конкретный ген — GTF2I — преимущественно ответственен за социальные вариации, наблюдаемые при этом расстройстве.

«Мне нравится называть этот ген геном предубеждений», — комментирует Алиссон Муотри (Alysson Muotri), директор Центра комплексных орбитальных исследований космических стволовых клеток Калифорнийского университета в Сан-Диего и ведущий автор статьи. «Без этого каждый в мире станет твоим другом».

Чтобы узнать больше о его роли, исследователи использовали плюрипотентные стволовые клетки человека для создания мини-органов, имитирующих человеческий мозг во время развития плода – за исключением GFT2I. В возрасте 2 месяцев эти так называемые органоиды мозга были меньше, чем у животных с GTF2I.

Действительно, они обнаружили, что потеря гена приводит к повышенной гибели клеток, снижению электрической активности и дефектам синапсов — электрохимических связей, которые позволяют нейронам взаимодействовать друг с другом.

Ученые до сих пор не до конца понимают, почему изменение гена GTF2I так влияет на мозг. Они предполагают, что повышенная гибель клеток уменьшает количество клеток в мозге и, следовательно, его электрическую активность. Также возможно, что этот ген помогает восстанавливать синапсы, а это означает, что у тех, у кого его нет, больше таких синапсов, которые не восстанавливаются.

С аутизмом связаны сотни генов, но GTF2I «является единственным известным нам геном, который напрямую регулирует социализацию», — сказал Муотри. Новое исследование предполагает, что когда дело доходит до социальности, этот ген играет главную роль в развитии мозга плода. Действительно, люди без синдрома дупликации или 7q11.23 — то есть большинство из нас — имеют сбалансированную дозировку гена GTF2I и не являются ни гипер-, ни гипосоциальными.

Результаты нового исследования совпадают с предыдущими работами, которые продемонстрировали гиперсоциальность у животных, у которых отсутствует GTF2I. Например, плодовые мухи, у которых нет этого гена, предпочитают есть вместе, без обычно обязательного «социального пузыря», а мыши, у которых удален этот ген, более дружелюбны, чем большинство других.

Более того, как ни странно, изменения в гене, который контролирует функцию GTF2I (потенциально отключая ее), могут быть, по крайней мере частично, ответственны за любящий и дружелюбный характер домашних собак по сравнению с дикими волками.

Благодаря выводам команды Муотри, надежда может появиться на горизонте у людей с аутизмом, связанным с GFT2I. Исследование проложило путь к потенциальной разработке препарата, который регулирует его экспрессию, облегчая социальное взаимодействие пострадавших людей.

Такое лечение может также помочь тем, у кого есть нормальный ген GFT2I, который был «отключен» эпигеномом, биохимическими регуляторами, которые изменяют экспрессию наших генов во время развития и на протяжении всей жизни.

Работа команды ученых также проливает свет на эволюцию человеческой социальности, утверждает Муотри. Шимпанзе — ближайшие эволюционные родственники человека — социальны, но лишь в некоторой степени предпочитая иметь дело сразу с несколькими другими шимпанзе. Люди, с другой стороны, «создают большие сообщества, в которых мы доверяем друг другу, даже не зная друг друга». Показательный пример: «Когда вы садитесь в самолет, вы не просите показать лицензию пилота».

GFT2I «скорее всего, входит в число генов, которые помогают людям достичь того безопасного баланса, при котором мы доверяем сообществу, но иногда не доверяем друг другу в одинаковой степени», добавил он. «У людей есть тонкая настройка социализации, которую вы не увидите у других видов».

Результатом является способность эффективно сотрудничать — и такое сотрудничество, утверждает Муотри, было ключом к величайшим достижениям человечества: «Именно когда мы сотрудничаем, мы можем отправить человека на Луну. Только когда мы сотрудничаем, мы можем расшифровать геном человека. Потому что мы работаем вместе».