محققان ژنتیک پشت تغییرات صورت در سندرم داون را روشن کردند

محققان مؤسسه فرانسیس کریک، کینگز کالج لندن و دانشگاه کالج لندن، ژنتیکی را که در پس تغییرات در ساختار و شکل صورت و سر در مدل موش سندرم داون وجود دارد، روشن کردند.

در مقاله ای که امروز در توسعه، محققان دریافتند که داشتن یک نسخه سوم از ژن Dyrk1a و حداقل سه ژن دیگر مسئول این تغییرات در رشد هستند – به نام دیسمورفولوژی جمجمه – صورت – که شامل کوتاه شدن طول پشت به جلو و افزایش قطر سر است.

سندرم داون که از هر 800 تولد زنده 1 نفر را تحت تاثیر قرار می دهد، به عنوان “اختلال دوز ژن” شناخته می شود – به این معنی که شامل تغییراتی در تعداد نسخه های یک ژن می شود. افراد مبتلا به سندرم داون به جای دو نسخه از کروموزوم 21، سه نسخه دارند. وجود سه نسخه از ژن‌های خاص در این کروموزوم باعث ایجاد جنبه‌های معمول سندرم داون می‌شود، اما هنوز مشخص نیست که کدام ژن مسئول این بیماری است.

با استفاده از مهندسی ژنتیک، تیم‌هایی به سرپرستی ویکتور تیبولویچ از موسسه فرانسیس کریک و الیزابت فیشر از دانشگاه کالج لندن، سویه‌های موشی را با تکرار سه ناحیه در کروموزوم 16 موش ایجاد کردند که شبیه داشتن کروموزوم 21 سوم است. موش‌ها دارای ویژگی‌های مرتبط با بسیاری هستند. سندرم داون، از جمله تغییرات در شکل صورت و جمجمه.

تحقیقات قبلی ژنی به نام را مرتبط کرده است Dyrk1a به جنبه‌های سندرم داون، بنابراین محققان می‌خواستند چگونگی تأثیر آن بر بدشکلی جمجمه‌و صورت را آزمایش کنند.

اکنون با گروه جرمی گرین در کینگز کالج لندن کار می کنند، آنها موش ها را با یک کپی اضافی از Dyrk1a تعداد سلول‌های موجود در استخوان‌های جلوی جمجمه و صورت کاهش یافته است. همچنین، مفاصل غضروفی در قاعده جمجمه به نام synchondroses به طور غیر طبیعی به هم جوش خوردند. این اثرات تا حدی معکوس شد زمانی که نسخه سوم از Dyrk1a حذف شد، نشان می دهد که سه نسخه از Dyrk1a برای ایجاد این تغییرات در جمجمه ضروری است.

محققان بر این باورند که داشتن نسخه سوم از Dyrk1a مانع از رشد سلول های تاج عصبی می شود که برای تشکیل استخوان های جلوی جمجمه لازم است.

بعلاوه Dyrk1aاین تحقیق نشان داد که سه ژن دیگر نیز در تغییرات جمجمه نقش دارند، اما برای تایید هویت آنها به تحقیقات بیشتری نیاز است.

ویکتور تیبولویچ، رهبر گروه آزمایشگاه سندرم داون در کریک، که با نویسنده اول یوشی سرخ‌هد کار می‌کرد، می‌گوید: «در حال حاضر درمان‌های محدودی برای جنبه‌های سندرم داون وجود دارد که تأثیر منفی بر سلامت افراد دارد، مانند بیماری‌های مادرزادی قلبی و شناختی. اختلال، بنابراین ضروری است که بررسی کنیم کدام ژن مهم است.

“درک ژنتیکی که در رشد سر و صورت دخیل است، سرنخ هایی از سایر جنبه های سندرم داون مانند بیماری های قلبی به ما می دهد. Dyrk1a برای دیسمورفولوژی جمجمه-صورتی بسیار کلیدی است، به احتمال زیاد در سایر تغییرات سندرم داون نیز دخیل است.

محققان کالج کینگ لندن از ابزارهای اندازه گیری شکل برای ترسیم تغییر شکل جمجمه موش ها استفاده کردند. اینها تغییراتی را در شکل جمجمه نشان دادند که به طرز قابل توجهی مشابه آنهایی بود که در افراد مبتلا به سندرم داون دیده می شد.

با کمک همکاران بزرگ در دانشگاه کلگری در کانادا و یک گروه نرم‌افزار تصویربرداری پزشکی در King’s، ما توانستیم روش‌های کاملا سنتی و بسیار جدید را برای مقایسه اشکال پیچیده تشریحی به کار ببریم. اینها به اندازه کافی حساس بودند که حتی در مراحل جنینی نیز تفاوت ها را تشخیص دادند. این به ما کمک کرد نه تنها مکان‌های ژن‌هایی که باعث ایجاد سندرم داون می‌شوند را شناسایی کنیم، بلکه سرنخ‌هایی در مورد اینکه چگونه این ژن‌ها باعث ایجاد تفاوت‌هایی می‌شوند را نیز به دست آوریم.

جرمی گرین، استاد زیست شناسی تکاملی، کالج کینگ لندن

این تحقیق بخشی از یک پروژه در حال انجام برای درک ژنتیک سندرم داون است. هدف محققان بعدی شناسایی ژن‌های دخیل در نقایص قلبی و اختلالات شناختی است و ما را به درک چگونگی توسعه درمان‌های هدفمند برای جنبه‌هایی از سندرم داون که بر سلامتی تأثیر می‌گذارد نزدیک‌تر می‌کند.