Επιστήμονες στο UC San Francisco μπορεί να ανακάλυψαν έναν νέο τρόπο για να τεστάρουν τον αυτισμό μετρώντας πώς κινούνται τα μάτια των παιδιών όταν γυρίζουν το κεφάλι τους. Βρήκαν ότι τα παιδιά που φέρουν μια παραλλαγή ενός γονιδίου που σχετίζεται με σοβαρό αυτισμό είναι υπερευαίσθητα σε αυτή την κίνηση.
Το γονίδιο, SCN2A, δημιουργεί ένα κανάλι ιόντων που βρίσκεται σε όλο τον εγκέφαλο, συμπεριλαμβανομένης της περιοχής που συντονίζει την κίνηση, που ονομάζεται παρεγκεφαλίδα. Τα κανάλια ιόντων επιτρέπουν ηλεκτρικά φορτία μέσα και έξω από τα κύτταρα και είναι θεμελιώδη για τον τρόπο λειτουργίας τους. Αρκετές παραλλαγές αυτού του γονιδίου σχετίζονται επίσης με σοβαρή επιληψία και διανοητική αναπηρία.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα παιδιά με αυτές τις παραλλαγές έχουν μια ασυνήθιστη μορφή του αντανακλαστικού που σταθεροποιεί το βλέμμα ενώ το κεφάλι κινείται, που ονομάζεται αιθουσαίο-οφθαλμικό αντανακλαστικό (VOR). Στα παιδιά με αυτισμό, φαίνεται να υπερβαίνει τα όρια, και αυτό μπορεί να μετρηθεί με μια απλή συσκευή παρακολούθησης ματιών.
Η ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει στην προώθηση της έρευνας για τον αυτισμό, ο οποίος επηρεάζει 1 στα 36 παιδιά στις ΗΠΑ. Και θα μπορούσε να βοηθήσει στη διάγνωση των παιδιών νωρίτερα και πιο γρήγορα με μια μέθοδο που απαιτεί μόνο να φορούν κράνος και να κάθονται σε μια καρέκλα.
«Μπορούμε να το μετρήσουμε σε παιδιά με αυτισμό που είναι μη λεκτικά ή δεν μπορούν ή δεν θέλουν να ακολουθήσουν οδηγίες», δήλωσε ο Kevin Bender, PhD, καθηγητής στο UCSF Weill Institute for Neurosciences και συν-ανώτερος συγγραφέας του μελέτη. Και συνέχισε λέγοντας: «Αυτό θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι τόσο στην κλινική όσο και στο εργαστήριο».
Ένα ενδεικτικό σημάδι του αυτισμού σε ένα αντανακλαστικό των ματιών
Από τις εκατοντάδες γονιδιακές μεταλλάξεις που σχετίζονται με τον αυτισμό, οι παραλλαγές του γονιδίου SCN2A είναι από τις πιο κοινές. Δεδομένου ότι ο αυτισμός επηρεάζει την κοινωνική επικοινωνία, ειδικοί στα κανάλια ιόντων όπως ο Bender είχαν επικεντρωθεί στον μετωπιαίο λοβό του εγκεφάλου, ο οποίος διέπει τις γλωσσικές και κοινωνικές δεξιότητες των ανθρώπων.
Αλλά τα ποντίκια με μια παραλλαγή του γονιδίου SCN2A που σχετίζεται με τον αυτισμό δεν εμφάνισαν έντονες συμπεριφορικές διαφορές που σχετίζονται με αυτήν την περιοχή του εγκεφάλου.
Ο Chenyu Wang, μεταπτυχιακός φοιτητής του UCSF στο εργαστήριο του Bender και πρώτος συγγραφέας της μελέτης, αποφάσισε να εξετάσει τι έκανε η παραλλαγή SCN2A στην παρεγκεφαλίδα του ποντικιού.
Ο Guy Bouvier, PhD, ειδικός στην παρεγκεφαλίδα στο UCSF και συν-ανώτερος συγγραφέας της εργασίας, διέθετε ήδη τον απαραίτητο εξοπλισμό για να δοκιμάσει συμπεριφορές που επηρεάζονται από την παρεγκεφαλίδα, όπως το VOR. Το VOR είναι εύκολο να προκληθεί. Κουνήστε το κεφάλι σας και τα μάτια σας θα παραμείνουν περίπου στο κέντρο.
Σε ποντίκια με την παραλλαγή SCN2A, ωστόσο, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι αυτό το αντανακλαστικό ήταν ασυνήθιστα ευαίσθητο. Όταν αυτά τα ποντίκια περιστρέφονταν προς μία κατεύθυνση, τα μάτια τους αντιστάθμιζε τέλεια, περιστρέφοντας προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Αλλά αυτή η αυξημένη ευαισθησία είχε κόστος. Κανονικά, τα νευρικά κυκλώματα στην παρεγκεφαλίδα μπορούν να βελτιώσουν το αντανακλαστικό όταν χρειάζεται, για παράδειγμα για να επιτρέψουν στα μάτια να εστιάσουν σε ένα κινούμενο αντικείμενο ενώ το κεφάλι κινείται επίσης. Στα ποντίκια SCN2A, ωστόσο, αυτά τα κυκλώματα κόλλησαν, καθιστώντας το αντανακλαστικό άκαμπτο.
Ένα αποτέλεσμα ποντικιού μεταφράζεται σχεδόν τέλεια σε παιδιά με αυτισμό
Ο Wang και ο Bender είχαν αποκαλύψει κάτι σπάνιο: μια συμπεριφορά που προέκυψε από μια παραλλαγή του γονιδίου SCN2A που ήταν εύκολο να μετρηθεί σε ποντίκια. Θα λειτουργούσε όμως στους ανθρώπους; Αποφάσισαν να το δοκιμάσουν με μια κάμερα παρακολούθησης ματιών τοποθετημένη σε κράνος.
Ήταν μια «βολή στο σκοτάδι», είπε ο Wang, δεδομένου ότι οι δύο επιστήμονες δεν είχαν ποτέ διεξαγάγει μελέτη σε ανθρώπους. Ο Bender ζήτησε από πολλές οικογένειες από το Ίδρυμα FamilieSCN2A, τη μεγαλύτερη ομάδα υποστήριξης της οικογένειας για παιδιά με παραλλαγές SCN2A στις ΗΠΑ, να συμμετάσχουν. Πέντε παιδιά με αυτισμό SCN2A και έντεκα από τα νευροτυπικά αδέρφια τους προσφέρθηκαν εθελοντικά.
Ο Γουάνγκ και ο Μπέντερ περιστρέφοντας τα παιδιά με τη σειρά τους αριστερά και δεξιά σε μια καρέκλα γραφείου με τον ρυθμό ενός μετρονόμου. Το VOR ήταν υπερευαίσθητο στα παιδιά με αυτισμό, αλλά όχι στα νευροτυπικά αδέρφια τους. Οι επιστήμονες μπορούσαν να καταλάβουν ποια παιδιά είχαν αυτισμό απλώς μετρώντας πόσο κινούνταν τα μάτια τους ως απάντηση στην περιστροφή του κεφαλιού τους.
Μια θεραπεία CRISPR σε ποντίκια
Οι επιστήμονες ήθελαν επίσης να δουν εάν μπορούσαν να αποκαταστήσουν το φυσιολογικό αντανακλαστικό των ματιών στα ποντίκια με μια τεχνολογία βασισμένη στο CRISPR που αποκατέστησε την έκφραση του γονιδίου SCN2A στην παρεγκεφαλίδα. Όταν αντιμετώπισαν ποντίκια SCN2A ηλικίας 30 ημερών – ισοδύναμο με την όψιμη εφηβεία στους ανθρώπους – το VOR τους έγινε λιγότερο άκαμπτο, αλλά ήταν ακόμα ασυνήθιστα ευαίσθητο στην κίνηση του σώματος. Αλλά όταν αντιμετώπισαν ποντίκια SCN2A ηλικίας 3 ημερών – πρώιμη παιδική ηλικία στους ανθρώπους – τα αντανακλαστικά των ματιών τους ήταν απολύτως φυσιολογικά.
«Αυτά τα πρώτα αποτελέσματα, χρησιμοποιώντας αυτό το αντανακλαστικό ως τον αντιπρόσωπό μας για τον αυτισμό, υποδεικνύουν ένα πρώιμο παράθυρο για μελλοντικές θεραπείες που επαναφέρουν τον αναπτυσσόμενο εγκέφαλο σε τροχιά», είπε ο Wang. Και συνέχισε: «Είναι πολύ νωρίς για να πούμε εάν μια τέτοια προσέγγιση θα μπορούσε κάποια στιγμή να χρησιμοποιηθεί για την άμεση αντιμετώπιση του αυτισμού. Αλλά το τεστ αντανακλαστικών των ματιών, από μόνο του, θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για πιο εύχρηστη διάγνωση του αυτισμού για τα παιδιά σήμερα, σώζοντας οικογένειες από μακροχρόνιες διαγνωστικές οδύσσειες».
«Αν αυτό το είδος αξιολόγησης λειτουργεί στα χέρια μας, με παιδιά με βαθύ, μη λεκτικό αυτισμό, υπάρχει πραγματικά ελπίδα ότι θα μπορούσε να υιοθετηθεί ευρύτερα», είπε ο Bender.
