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.
Czytaj też: Rzadka choroba genetyczna odkryta w 1000-letnich szkieletach. Takiej mutacji nigdy wcześniej nie widzieliśmy
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.