Ciemna materia genetyki psychiatrycznej

Kiedy zaczynamy jako jedno zapłodnione jajeczko, mamy jeden genom. Kiedy komórka dzieli się na dwoje, istnieje maleńka możliwość, że jakiś punkt w DNA ulegnie mutacji. Poprzez wiele podziałów kopie tego pierwotnego genomu gromadzą mutacje i zaczynają się od siebie różnić. Dopiero teraz naukowcy mają narzędzia dobrania się do tego tak zwanego mozaicyzmu i zobaczenia jak różne stały się nasze genomy.

Naukowcy od dawna wiedzieli, że mozaicyzm może być ważny dla raka, ale dopiero niedawno pomyśleli o tym eksperci zajmujący się innymi chorobami. Insel wyraźnie zajął się poszukiwaniami w tym kierunku. Jak pisze w komentarzu, wiele badań wskazywało na geny jako czynniku ryzyka w zaburzeniach takich, jak autyzm. Obraz jednak nadal jest mętny, co wynika chociażby z faktu, że wśród bliźniąt jednojajowych często zdarza się, że jedno z bliźniąt zapada na chorobę psychiczną, a drugie nie.

Jego zdaniem częścią rozwiązania tej zagadki jest to, że mózg jest mozaiką.

“Genom, a dokładniej, genomy mózgu mogą okazać się jeszcze dziwniejsze, niż to sobie wyobrażaliśmy” – pisze Insel.

Może zdarzać się coś następującego: kiedy rozwija się embrion, neurony mózgu rosną i dzielą się. Jakiś neuron może ulec mutacji, którą przekazuje następnie neuronom potomnym. Ta nowa mutacja zmienia sposób działania tych neuronów i powoduje, że człowiek ma skłonność do rozwinięcia danego zaburzenia psychicznego. Nie dowiedzielibyśmy się jednak, że ta mutacja odgrywa jakąkolwiek rolę, gdybyśmy tylko wzięli wymaz z policzka pacjenta i zsekwencjonowali DNA z pobranych komórek. Mutacja, na którą należałoby spojrzeć, jest zamknięta w mózgu.

Naukowcy już powiązali te późno powstające mutacje z kilkoma zaburzeniami mózgu. Jednym jest hemimegalencephaly, w którym jedna strona mózgu jest większa od drugiej. Choć tylko niewielki procent neuronów w mózgu ma tę mutację, mogą one jednak wywołać zmiany na dużą skalę w połowie mózgu. Niektóre zaburzenia wydają się wymagać podwójnego uderzenia, kiedy dziecko dziedziczy mutację od rodzica, a potem nowa mutacja powstaje dodatkowo w jego mózgu.

Insel podejrzewa, że niektóre zaburzenia psychiatryczne mają podobne pochodzenie. Na przykład, mężczyźni, częściej niż kobiety, rozwijają większość zaburzeń neuronowych podczas rozwoju płodowego. Może tak być, ponieważ są szczególnie narażeni na późno powstające mutacje. Podczas gdy kobiety mają dwa chromosomy X, mężczyźni mają tylko jeden, a drugi X zastąpiony jest przez Y. Jeśli mutacja powstaje na chromosomie X podczas rozwoju męskiego embriona, nie ma zdrowej rezerwy na drugim chromosomie X dla zrównoważenia. 

Choć ta linia badań jest, być może, bardzo obiecująca, nie będzie łatwo szukać mozaiki mózgu. Wymazy z policzka nie nadadzą się. Naukowcy będą musieli spojrzeć na indywidualne neurony w mózgu. Jak pisze Insel, technologia badania pojedynczych komórek ulepsza się skokowo. Nadal jednak w takim poszukiwaniu jest coś z „igły w stogu siana”. Trudno także o materiał do tego typu badań. Nie można złapać kilku neuronów od żywego człowieka z równą łatwością, jak wziąć od niego wymaz z policzka. Potrzeba mózgów ze zwłok podarowanych nauce.

Nie jest więc prawdopodobne, że lekarze będą rzeczywiście przeprowadzać testy na mutacje w mózgach swoich pacjentów w poszukiwaniu mozaicyzmu. Zamiast tego zrozumienie mozaiki mózgu oferuje bardziej ogólne zrozumienie: przez identyfikowanie późno powstających mutacji, które prowadzą do zaburzeń psychicznych, naukowcy lepiej zrozumieją ich biologię. A ta wiedza może któregoś dnia doprowadzić do lepszego leczenia.

Oryginał: The dark matter of psychiatric genetics

The Loom, 20 grudnia 2013

Carl Zimmer

Wielokrotnie nagradzany amerykański dziennikarz naukowy publikujący często na łamach „New York Times” „National Geographic” i innych pism. Autor 13 książek, w tym „Parasite Rex” oraz „The Tanglend Bank: An introduction to Evolution”. Prowadzi blog The Loom publikowany przy „National Geographic”