Naukowcy z National Human Genome Research Institute (NHGRI) i Undiagnosed Diseases Program (UDP) zidentyfikowali troje dzieci z nieznanym schorzeniem. Dwoje z chorych było rodzeństwem, a trzecie to dziecko niespokrewnione. Szczegóły opisano w czasopiśmie npj Genomic Medicine.
Czytaj też:Nowa choroba genetyczna oczu. Jest bardzo rzadka i nie ma jeszcze nazwy
Wszystkie miały problemy z koordynacją ruchową i mową – u jednego z młodych pacjentów wykryto nieprawidłowości w móżdżku (części mózgu zaangażowanej w złożone ruchy). U wszystkich odnotowano mutacje w obu kopiach genu ATG4D.
Tajemnicza choroba neurologiczna związana z genem ATG4D – czym jest?
ATG4D jest genem pomagającym w procesie zwanym autofagią, który to jest wykorzystywany do recyklingu uszkodzonych białek i innych wadliwych organelli komórkowych. Autofagia to podstawowy proces wykorzystywany przez komórki w całym organizmie, ale neurony są szczególnie od niej zależne. Niestety, do tej pory nie było wiadomo, jaki wpływ ma ATG4D na zdrowe komórki nerwowe.
W 2015 r. po raz pierwszy zidentyfikowano genetyczną chorobę neurologiczną wśród Lagotto Romagnolo, włoskiej rasy psów specjalizującej się w poszukiwaniu trufli. Chore zwierzęta zachowały się nieprawidłowo, miały atrofię móżdżku, problemy z koordynacją ruchową oraz ruchem oczu. U wszystkich wystąpiły mutacje ATG4D. Co ciekawe jednak, do tej pory nie połączono mutacji tego genu z żadną chorobą występującą u ludzi.
Dr May Christine Malicdan z NHGRI mówi:
Wśród chorób genetycznych zerwaliśmy wiele niżej wiszących owoców. Teraz sięgamy po wyższe owoce – geny takie jak ATG4D, które są trudniejsze do analizy – ale mamy do tego narzędzia genomiczne i komórkowe.
Według analiz obliczeniowych, dzieci dotknięte ATG4D musiały produkować nieprawidłowe białka, choć w ludzkim genomie istnieją geny, które mogą kompensować utratę ATG4D. Nie wykazano bezpośredniego wpływu mutacji ATG4D na autofagię w komórkach skóry, choć recykling neuronalny może zachodzić na całkiem innym poziomie.
Dr May Christine Malicdan dodaje:
Mózg jest bardzo złożony, a neurony mają swoje wyspecjalizowane funkcje. Aby je dopasować, różne neurony używają różnych genów, więc zmiany w nadmiarowych genach mogą mieć duży wpływ w mózgu.
Naukowcy usunęli podobne geny w komórkach hodowanych w laboratorium, a następnie wstawili mutacje ATG4D, które wystąpiły u dzieci. Wykazano, że procesy autofagii nie zachodziły w prawidłowej kolejności, wskazując na to, że objawy choroby dzieci są prawdopodobnie spowodowane nieprawidłowym recyklingiem komórkowym. Mimo tego odkrycia, wciąż wiele szczegółów na temat ATG4D pozostaje nieznanych.
Dr May Christine Malicdan podsumowuje:
Mamy tylko widok z lotu ptaka na wiele ważnych procesów komórkowych, takich jak autofagia. Rzadka choroba, która wiąże się ze zmianami w jednym genie, może pomóc rozszyfrować, jak ten gen działa w szeroko pojętym procesie komórkowym.
Naukowcy mają świadomość, że inne składniki autofagii są zaangażowane w powszechne zaburzenia neurologiczne, takie jak choroba Alzheimera. To może pomóc w opracowaniu nowych terapii. Uczeni z NHGRI już planują kontynuowanie badań na większej grupie pacjentów.