การแก้ไข epigenome สามารถป้องกันความผิดปกติของพัฒนาการได้หรือไม่?

การใช้เครื่องมือพันธุวิศวกรรมรูปแบบใหม่ที่เรียกว่าการแก้ไข epigenome ในหนูนักวิทยาศาสตร์ได้ฟื้นฟูความผิดปกติในสมองที่กำลังพัฒนาซึ่งเกิดจากการกลายพันธุ์ของยีน

การวิจัยใหม่ในหนูแสดงให้เห็นว่าการแก้ไขยีนสามารถป้องกันความผิดปกติของพัฒนาการทางสมองได้

การแก้ไข Epigenome เป็นวิธีหนึ่งในการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกหรือการอ่านยีนโดยไม่ต้องแก้ไขรหัสดีเอ็นเอพื้นฐาน

ทีมจากมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์ในบัลติมอร์รัฐแมริแลนด์นำทีม การสื่อสารธรรมชาติ การศึกษาที่มุ่งเน้นไปที่โปรตีน C11orf46

ผู้เขียนที่เกี่ยวข้องคนหนึ่งของการศึกษาคือดร. อัตสึชิคามิยะซึ่งเป็นรองศาสตราจารย์ด้านจิตเวชศาสตร์และพฤติกรรมศาสตร์ที่ Johns Hopkins University School of Medicine

ในมนุษย์การกลายพันธุ์ในส่วนของดีเอ็นเอที่มี C11orf 46 ยีนสามารถนำไปสู่ ​​WAGR syndrome ซึ่งเป็นภาวะทางพันธุกรรมที่อาจทำให้เกิดความบกพร่องทางสติปัญญาและทำให้ระบบต่างๆของร่างกายแย่ลง

นักวิจัยพบว่า C11orf46 ชี้นำการพัฒนาคอร์ปัสแคลโลซัมซึ่งเป็นกลุ่มเส้นใยประสาทที่ซับซ้อนที่เชื่อมระหว่างสมองด้านขวาและด้านซ้าย

หากคอร์ปัสแคลโลซัมก่อตัวไม่ถูกต้องอาจก่อให้เกิดความผิดปกติของพัฒนาการทางสมองเช่นออทิสติกและประเภทของความบกพร่องทางสติปัญญาที่อาจเกิดขึ้นในกลุ่มอาการ WAGR

การปิดเสียงของยีน

ชื่ออื่นสำหรับ WAGR syndrome คือกลุ่มอาการของโครโมโซม 11p13 เพราะการกลายพันธุ์ที่ก่อให้เกิดประกอบด้วยการลบดีเอ็นเอในพื้นที่เฉพาะของโครโมโซม 11 C11orf 46 ยีนตั้งอยู่ในภูมิภาคนี้

เพื่อศึกษาผลของโปรตีน C11orf46 ที่หายไปนักวิจัยได้ปิดกั้นยีนการเข้ารหัสในหนู

อย่างไรก็ตามแทนที่จะลบยีนโดยตรง แต่กลับลดการแสดงออกโดยใช้เครื่องมือแก้ไข epigenome

ด้วยเครื่องมือนี้นักวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนบรรจุภัณฑ์ของ DNA แบบโครมาตินแทนที่จะเป็นรหัสดีเอ็นเอเอง

การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้ผู้อ่าน DNA ของเซลล์อ่านรหัส DNA ของโปรตีนได้ยากขึ้นซึ่งผลที่ได้คือเซลล์จะสร้างมันได้น้อยลง

ทีมงานพบว่าหนูที่สร้างโปรตีน C11orf46 น้อยกว่าไม่สามารถพัฒนาคอร์ปัสแคลโลซัมในสมองได้อย่างถูกต้อง การด้อยค่าของสมองคล้ายกับที่เกิดขึ้นในกลุ่มอาการ WAGR

การแก้ไข Epigenome ที่เรียกคืนการรวมแอกซอน

เมื่อนักวิจัยมองอย่างใกล้ชิดพวกเขาพบว่าหนูที่ผลิตโปรตีน C11orf46 น้อยกว่ามีการแสดงออกที่สูงกว่าในยีนที่สร้างโปรตีนอื่นที่เรียกว่า Semaphorin 6A

Semaphorin 6A มีบทบาทสำคัญในการชี้นำทิศทางการเติบโตของแอกซอนของเซลล์ประสาทในสมองที่กำลังพัฒนา

ด้วยการแก้ไข epigenome เพิ่มเติมที่เปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้อง SEMA6Aนักวิจัยสามารถลด Semaphorin 6A ในหนูและฟื้นฟูการรวมกลุ่มของแอกซอนของเซลล์ประสาทให้มีลักษณะคล้ายกับหนูปกติ

“ การแก้ไข epigenetic ที่แนะนำโดย RNA ของ เสมา 6a ผู้ก่อการยีนผ่านระบบ dCas9-SunTag ด้วย C11orf46 ที่มีผลผูกพันกับการแสดงออกของ SEMA6A ที่เป็นมาตรฐานและช่วยให้เกิดความผิดปกติของการเชื่อมต่อของ transcallosal ผ่านการปรับรูปแบบโครมาตินแบบกดโดย SETDB1 repressor complex” เขียนผู้เขียน

นักวิจัยสรุปว่าการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการแก้ไข epigenetic ของโครมาตินสามารถเปลี่ยนแปลงพัฒนาการในช่วงต้นของการเชื่อมต่อระหว่างสมองซีกขวาและซีกซ้ายได้อย่างไร

“ แม้ว่างานนี้จะเพิ่งเริ่มต้น แต่ผลการวิจัยเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าเราอาจพัฒนาวิธีการรักษาด้วยการแก้ไข epigenome ในอนาคตซึ่งสามารถช่วยปรับรูปแบบการเชื่อมต่อของระบบประสาทในสมองและอาจป้องกันไม่ให้เกิดความผิดปกติของพัฒนาการของสมองได้”

ดร. อัตสึชิคามิยะ