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发现神经发育障碍的遗传原因

马里兰大学医学院 (UMSOM) 的研究人员发现了一种可能与某些神经发育障碍和智力障碍有关的新基因。研究人员认为,找到与某些类型的发育障碍相关的基因,为确定这些障碍的原因并最终开发治疗它们的潜在疗法迈出了重要的第一步。该论文最近发表在《美国人类遗传学杂志》上。

世界上约有 3% 的人口患有智力障碍。多达一半的病例是由遗传引起的,然而,由于成千上万的基因有助于大脑发育,因此很难确定每个患者的具体原因。

一旦研究人员确定了该基因,他们就会与合作者合作,对世界各地的其他 10 个家庭进行临床诊断,这些家庭的亲属患有这种疾病。研究人员还使用斑马鱼展示了该基因在发育和生存中的作用,证明了它在帮助大脑神经元正常运作方面的重要性。

“我们的目标是找到尽可能多的大脑功能所需的基因,并将这些知识带回患者和家属,以提供临床相关的基因诊断,”Saima Riazuddin 博士、公共卫生硕士、MBA、耳鼻喉科教授说- UMSOM 的头颈外科和生物化学与分子生物学。

Riazuddin 博士和她的团队定期与巴基斯坦的几位科学家合作,研究一组 350 个地理上孤立的家庭,结果导致近亲繁殖,导致神经发育障碍和智力障碍等遗传疾病。

该团队专注于一个有两个兄弟和一个叔叔的特殊家庭,他们有智力障碍、言语迟缓和其他发育里程碑和癫痫症状。其他有类似症状的家庭成员已经在童年或成年早期去世。Riazuddin 博士和她的团队确定基因 AP1G1 是罪魁祸首。

然后通过与其他 27 个机构的合作,她的团队能够确定其他 10 个家庭的同一基因发生变异,导致生长迟缓和智力障碍。这些家庭住在意大利、德国、荷兰、波兰和美国。

为了确定基因在发育中的作用,研究人员设计了不含 Ap1g1 的斑马鱼。这些斑马鱼胚胎在第四天开始死亡。当研究人员重新添加突变版本的基因时,比如在神经发育障碍和智力障碍家庭中发现的基因,他们观察到了一系列症状,一些斑马鱼胚胎死亡,一些有严重的结构缺陷,而另一些只有轻微的尾巴畸形。 .

基因 AP1G1 包含制造蛋白质适配器蛋白质 1 伽马 1 (AP1γ1) 的蓝图。这种蛋白质是构成适配器蛋白质复合物的五个部分之一,它构建运输囊泡以在细胞周围移动物质。

“将这些运输囊泡视为像卡车这样的小车辆,它们必须在细胞(例如神经元)周围装载、运输和卸载货物,以提供细胞发挥功能所需的供应,”Riazuddin 博士说。

Riazuddin 博士的团队制作了 AP1G1 的正常和突变版本,他们将其放入哺乳动物细胞中,其中的货物分子标记为红色。带有 AP1G1 突变版本的细胞的囊泡在运送货物时出现延迟或根本没有运送货物。

“改善对这些发育障碍的临床诊断可能最终为治疗提供新的目标,以便有一天能够治疗这些疾病,让更多人能够独立生活,”E. Albert Reece 医学博士、MBA 博士说, UM Baltimore 医学事务执行副总裁,以及马里兰大学医学院 John Z. 和 Akiko K. Bowers 特聘教授兼院长。

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