O boală neurologică rară în care este implicat procesul de reciclare celulară, descoperită de cercetătorii NIH

februarie 13 09:57 2023

Articol scris de:

Beatrice Popa

Timp citire articol: 4 minut(e)

Noua afecțiune ar putea oferi informații despre modul în care sistemul de reciclare a celulelor contribuie la sănătatea creierului.

Oamenii de știință de la Institutul Național de Cercetare a Genomului Uman (NHGRI), parte a Institutelor Naționale de Sănătate (NIH), și din cadrul Programului de boli nediagnosticate (UDP), din Statele Unite, au identificat trei copii cu o nouă afecțiune neurologică. (Foto Credit: Darryl Leja, National Human Genome Research Institute)

Toți cei trei copii, dintre care doi sunt frați, au probleme de coordonare motorie și de vorbire, iar unul dintre ei prezintă anomalii la nivelul cerebelului, partea creierului implicată, printre alte funcții, în mișcările complexe. În plus, toți copiii prezintă mutații în ambele copii ale genei ATG4D.

Gena ATG4D ajută la procesul de menaj celular numit autofagie, pe care celulele îl folosesc pentru a descompune și recicla proteinele deteriorate și alte părți defecte ale celulei pentru a rămâne sănătoase.

Autofagia este un proces fundamental folosit de celulele din tot corpul, dar neuronii sunt deosebit de dependenți de autofagie pentru supraviețuire. Cu toate acestea, se știu puține lucruri despre modul în care gena ATG4D contribuie la sănătatea neuronilor.

Primele constatări despre efectele genei ATG4D asupra sănătății 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 și abilitățile lor de vânătoare de trufe. Câinii afectați aveau un comportament anormal, prezentau o atrofie a cerebelului, probleme de coordonare motorie și de mișcare a ochilor și mutații în gena ATG4D.

În timp ce studiul din 2015 a revigorat interesul cercetătorilor pentru rolul ATG4D în creier, oamenii de știință nu făcuseră încă vreo legătura între această genă și vreo boală neurologică la om.

„Genele precum ATG4D, sunt mai dificil de analizat, dar acum avem instrumentele genomice și celulare pentru a face acest lucru”, a declarat dr. May Christine Malicdan, cercetător din cadrul NHGRI și autoarea principală a studiului.

Analizele computaționale au estimat că mutațiile ATG4D ale celor trei copii vor produce proteine disfuncționale. Totuși, alte trei gene din genomul uman îndeplinesc roluri foarte asemănătoare cu ATG4D, iar în unele celule, acestea pot compensa pierderea genei.

Deși toate celulele din organism au același genom, unele gene sunt mai importante pentru anumite celule. Atunci când cercetătorii au studiat mutațiile ATG4D ale copiilor în celulele pielii, variantele nu au afectat procesul de reciclare a celulelor, însă acest lucru ar putea să nu fie valabil și în creier.

„Creierul este atât de complex, iar neuronii au funcții foarte specializate. Pentru a se potrivi acestor funcții, diferiți 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 și apoi au inserat mutațiile ATG4D pe care le prezentau copiii.

Cercetătorii au stabilit astfel că, celulele cu mutațiile ATG4D ale copiilor nu au putut efectua etapele necesare pentru autofagie, indicând că simptomele copiilor sunt probabil cauzate de o reciclare celulară insuficientă.

Chiar și așa, 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 acționează într-un proces celular important la scară largă.

Alte componente ale autofagiei sunt implicate în tulburări neurologice comune, cum ar fi boala Alzheimer. Cunoașterea acestei afecțiuni neurologice rare ar putea conduce la noi căi de cercetare privind implicarea ATG4D în afecțiuni mai frecvente.

„Aceasta este întrebarea de un milion de dolari în cercetarea bolilor rare”, spune dr. Malicdan. „Bolile rare ne pot ajuta să înțelegem căile biologice, astfel încât să putem înțelege mai bine modul în care acestea contribuie la alte afecțiuni rare și comune”, a spus medicul.

Cercetătorii și clinicienii de la NIH continuă să lucreze cu copiii din acest studiu, și își propun să identifice mai mulți pacienți.

Dezvoltarea de noi terapii este un proces de durată, însă, aflând mai multe despre ATG4D și autofagie, cercetătorii ar putea fi capabili să dezvolte noi tratamente pentru această afecțiune și pentru altele care implică căile prin care are loc autofagia celulară.