Noua afecţiune ar putea oferi informaţii despre modul în care sistemul de reciclare a celulelor contribuie la sănătatea creierului.
Oamenii de ştiinţă de la Institutul Naţional de Cercetare a Genomului Uman (NHGRI), parte a Institutelor Naţionale de Sănătate (NIH), şi din cadrul Programului de boli nediagnosticate (UDP), din Statele Unite, au identificat trei copii cu o nouă afecţiune neurologică. (Foto Credit: Darryl Leja, National Human Genome Research Institute)
Toţi cei trei copii, dintre care doi sunt fraţi, au probleme de coordonare motorie şi de vorbire, iar unul dintre ei prezintă anomalii la nivelul cerebelului, partea creierului implicată, printre alte funcţii, în mişcările complexe. În plus, toţi copiii prezintă mutaţii în ambele copii ale genei ATG4D.
Gena ATG4D ajută la procesul de menaj celular numit autofagie, pe care celulele îl folosesc pentru a descompune şi recicla proteinele deteriorate şi alte părţi defecte ale celulei pentru a rămâne sănătoase.
Autofagia este un proces fundamental folosit de celulele din tot corpul, dar neuronii sunt deosebit de dependenţi de autofagie pentru supravieţuire. Cu toate acestea, se ştiu puţine lucruri despre modul în care gena ATG4D contribuie la sănătatea neuronilor.
Primele constatări despre efectele genei ATG4D asupra sănătăţii creierului au venit de la un studiu din 2015, în care cercetătorii au identificat o boală neurologică genetică în rândul câinilor Lagotto Romagnolo, o rasă italiană cunoscută pentru blana pufoasă şi abilităţile lor de vânătoare de trufe. Câinii afectaţi aveau un comportament anormal, prezentau o atrofie a cerebelului, probleme de coordonare motorie şi de mişcare a ochilor şi mutaţii în gena ATG4D.
În timp ce studiul din 2015 a revigorat interesul cercetătorilor pentru rolul ATG4D în creier, oamenii de ştiinţă nu făcuseră încă vreo legătura între această genă şi vreo boală neurologică la om.
„Genele precum ATG4D, sunt mai dificil de analizat, dar acum avem instrumentele genomice şi celulare pentru a face acest lucru”, a declarat dr. May Christine Malicdan, cercetător din cadrul NHGRI şi autoarea principală a studiului.
Analizele computaţionale au estimat că mutaţiile ATG4D ale celor trei copii vor produce proteine disfuncţionale. Totuşi, alte trei gene din genomul uman îndeplinesc roluri foarte asemănătoare cu ATG4D, iar în unele celule, acestea pot compensa pierderea genei.
Deşi toate celulele din organism au acelaşi genom, unele gene sunt mai importante pentru anumite celule. Atunci când cercetătorii au studiat mutaţiile ATG4D ale copiilor în celulele pielii, variantele nu au afectat procesul de reciclare a celulelor, însă acest lucru ar putea să nu fie valabil şi în creier.
„Creierul este atât de complex, iar neuronii au funcţii foarte specializate. Pentru a se potrivi acestor funcţii, diferiţi neuroni folosesc gene diferite, astfel încât modificările în genele redundante pot avea un impact major în creier”, explică dr. Malicdan.
Pentru a simula celulele care se bazează mai mult pe gena ATG4D, cercetătorii au eliminat genele similare în celulele cultivate în laborator şi apoi au inserat mutaţiile ATG4D pe care le prezentau copiii.
Cercetătorii au stabilit astfel că, celulele cu mutaţiile ATG4D ale copiilor nu au putut efectua etapele necesare pentru autofagie, indicând că simptomele copiilor sunt probabil cauzate de o reciclare celulară insuficientă.
Chiar şi aşa, multe lucruri despre ATG4D sunt încă necunoscute. „Avem doar o vedere de ansamblu asupra multor procese celulare importante, cum ar fi autofagia”, spune dr. Malicdan. O boală rară care implică modificări ale unei gene ar putea ajuta la explicarea modului în care acea genă acţionează într-un proces celular important la scară largă.
Alte componente ale autofagiei sunt implicate în tulburări neurologice comune, cum ar fi boala Alzheimer. Cunoaşterea acestei afecţiuni neurologice rare ar putea conduce la noi căi de cercetare privind implicarea ATG4D în afecţiuni mai frecvente.
„Aceasta este întrebarea de un milion de dolari în cercetarea bolilor rare”, spune dr. Malicdan. „Bolile rare ne pot ajuta să înţelegem căile biologice, astfel încât să putem înţelege mai bine modul în care acestea contribuie la alte afecţiuni rare şi comune”, a spus medicul.
Cercetătorii şi clinicienii de la NIH continuă să lucreze cu copiii din acest studiu, şi îşi propun să identifice mai mulţi pacienţi.
Dezvoltarea de noi terapii este un proces de durată, însă, aflând mai multe despre ATG4D şi autofagie, cercetătorii ar putea fi capabili să dezvolte noi tratamente pentru această afecţiune şi pentru altele care implică căile prin care are loc autofagia celulară.
