гены аутизма

Несмотря на то что учёные уже выявили множество генетических вариантов, связанных с аутизмом, объяснить генетические причины расстройства удаётся лишь у 15% людей с таким диагнозом. Дело в том, что некоторые участки ДНК, влияющие на работу мозга, пока недостаточно изучены. К ним относятся и микроэкзоны, короткие фрагменты генов длиной от 3 до 27 букв ДНК. Они помогают клеткам управлять производством белков. Когда клетка создаёт мРНК — «инструкцию» для сборки белка, — она включает в неё одни участки гена и пропускает другие. Этот процесс называется альтернативным сплайсингом. Благодаря ему клетка может производить разные варианты белка. Если же этот процесс нарушается, то меняется  состав белков и их функции.

Микроэкзоны особенно важны для нервной системы. Предыдущие исследования показали, что в мозге людей с аутизмом их работа часто нарушена. Кроме того, у мышей с такими же нарушениями учёные обнаружили особенности поведения, напоминающие некоторые проявления аутизма. Поэтому исследователи решили выяснить, какие генетические изменения влияют на микроэкзоны и как они связаны с развитием расстройства.

Исследователи из Канады, Великобритании, США и Испании разработали инструмент MicroExonator, с помощью которого проанализировали более 100 ТБ открытых данных о работе РНК. Один из ведущих авторов исследования, Гильермо Парада, использовал его для поиска ранее неизвестных микроэкзонов. Учёные обнаружили свыше 1500 таких участков, почти 300 из которых активны преимущественно в мозге.

Затем команда создала модель искусственного интеллекта, которая определяет, какие участки генов управляют работой микроэкзонов. Многие из них почти не изменились за время эволюции у разных позвоночных животных, что указывает на их важную роль.

После этого исследователи проверили модель на генетических данных тысяч людей с аутизмом и их братьев и сестёр без расстройства. Анализ показал, что редкие генетические изменения особенно сильно влияют на работу микроэкзонов в нервных клетках. Модель также выделила группу редких изменений, которые, по её прогнозу, нарушают этот процесс и связаны с аутизмом. Такие изменения чаще встречались у людей, для которых ранее не удавалось установить генетическую причину расстройства. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Теперь исследователям предстоит выяснить, как нарушения сплайсинга микроэкзонов меняют взаимодействие белков, необходимых для развития мозга и работы нервной системы. Это поможет лучше понять, как генетические изменения влияют на клетки и участвуют в развитии аутизма. В лаборатории Бенджамина Бленкоу уже изучают способы коррекции этих нарушений, которые в будущем могут лечь в основу новых методов терапии.

Разработанная модель пригодится и для изучения других болезней нервной системы, в том числе шизофрении и эпилепсии, в развитии которых также участвуют микроэкзоны. С её помощью учёные смогут исследовать новые генетические варианты и выяснять, как они влияют на работу нервной системы.