هل يمكن لتحرير الإبيجينوم أن يمنع اضطرابات النمو؟
باستخدام نوع جديد من أدوات الهندسة الوراثية يسمى تحرير الإبيجينوم في الفئران ، استعاد العلماء المخالفات في الدماغ النامي التي تنشأ من طفرة جينية.
يعد التحرير فوق الجين طريقة لتغيير تعبير الجينات أو قراءتها دون تغيير رمز الحمض النووي الأساسي الخاص بها.
قاد فريق من جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور ، ماريلاند اتصالات الطبيعة دراسة تركز على البروتين C11orf46.
أحد مؤلفي الدراسة المطابقين هو الدكتور أتسوشي كامييا ، وهو أستاذ مشارك في الطب النفسي والعلوم السلوكية في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز.
في البشر ، الطفرات في قسم الحمض النووي الذي يحتوي على C11orf46 يمكن أن يؤدي الجين إلى متلازمة WAGR ، وهي حالة وراثية يمكن أن تسبب إعاقة ذهنية وتضعف العديد من أجهزة الجسم.
وجد الباحثون أن C11orf46 يوجه تطور الجسم الثفني ، وهو حزمة معقدة من الألياف العصبية التي تربط الجانبين الأيمن والأيسر من الدماغ.
إذا لم يتشكل الجسم الثفني بشكل صحيح ، يمكن أن يؤدي إلى اضطرابات نمو الدماغ ، مثل التوحد ، ونوع الإعاقة الذهنية التي يمكن أن تحدث في متلازمة WAGR.
اسكات الجينات
اسم آخر لمتلازمة WAGR هو متلازمة حذف الكروموسوم 11p13 لأن الطفرات التي تسببها تشمل حذف الحمض النووي في منطقة معينة من الكروموسوم 11. C11orf46 يقع الجين في هذه المنطقة.
لدراسة تأثير البروتين المفقود C11orf46 ، قام الباحثون بإسكات جين الترميز في الفئران.
وبدلاً من حذف الجين مباشرةً ، قاموا بتقليل تعبيره باستخدام أداة تحرير الجينوم.
باستخدام هذه الأداة ، يمكن للعلماء تغيير تغليف الكروماتين للحمض النووي بدلاً من رمز الحمض النووي نفسه.
يجعل هذا التغيير من الصعب على قراء الحمض النووي للخلية قراءة كود الحمض النووي للبروتين ، مما يؤدي إلى إنتاج الخلية أقل منه.
وجد الفريق أن الفئران التي تنتج كميات أقل من بروتين C11orf46 فشلت في تطوير الجسم الثفني بشكل صحيح في أدمغتها. ضعف الدماغ مشابه لما يحدث في متلازمة WAGR.
استعاد تحرير Epigenome تجميع محاور عصبي
عندما ألقى الباحثون نظرة فاحصة ، وجدوا أن الفئران التي تنتج بروتينًا أقل من C11orf46 لديها تعبير أعلى في الجين الذي يصنع بروتينًا آخر يسمى Semaphorin 6A.
يلعب السمافورين 6A دورًا رئيسيًا في توجيه اتجاه نمو المحاور العصبية في الدماغ النامي.
مع مزيد من التحرير فوق الجينوم الذي غيّر التعبير عن الجين المرتبط به ، SEMA6A، تمكن الباحثون من تقليل Semaphorin 6A في الفئران واستعادة حزم المحاور العصبية لتشبه تلك الموجودة في الفئران العادية.
“التحرير فوق الجيني الموجهة من الحمض النووي الريبي سيما 6 أ المروجون الجيني عبر نظام dCas9-SunTag مع C11orf46 ملزم بتعبير SEMA6A الطبيعي وإنقاذ خلل الاتصال عبر السالس عبر إعادة تشكيل الكروماتين القمعي بواسطة مجمع القامع SETDB1 "، كتب المؤلفون.
خلص الباحثون إلى أن الدراسة توضح كيف أن التعديل الجيني الدقيق للكروماتين يمكن أن يغير التطور المبكر للاتصال بين الدماغ الأيمن والأيسر.
"على الرغم من أن هذا العمل لا يزال مبكرًا ، إلا أن هذه النتائج تشير إلى أننا قد نكون قادرين على تطوير علاجات مستقبلية لتحرير الإيبيجينوم والتي يمكن أن تساعد في إعادة تشكيل الروابط العصبية في الدماغ ، وربما تمنع حدوث اضطرابات نمو الدماغ."
د. أتسوشي كامييا
