Нове генетичне захворювання було вперше описано у трьох дітей із спільними проблемами нервового розвитку.
Дослідники ідентифікували ген, який головним чином відповідає за рідкісні розлади мови та рухів, хоча необхідні подальші дослідження, щоб зрозуміти його роль у очищенні неіснуючих білків у мозку.
Спираючись на ці знання, ми можемо сприяти розумінню більш поширених захворювань мозку, таких як хвороба Альцгеймера , які, як вважають, також виникають через порушення роботи мозку .
Одна з дітей, виявлених у поточному дослідженні, була доставлена до лікаря у віці трьох років із ненормальною ходою, поганою координацією та епізодами витріщання. Друга особа демонструвала ненормальні рухи рук і епізоди витріщання лише у віці дев’яти місяців.
Її молодша сестра народилася передчасно. У міру того, як вона росла, сестра також демонструвала легку мову та грубі затримки моторики. Приблизно у три роки її розвиток почав покращуватися, хоча вона все ще дещо відставала порівняно з іншими її ровесниками.
У всіх трьох випадках дослідники виявили мутації в обох копіях гена, пов’язаного з переробкою пошкоджених або дефектних клітин у мозку, який називається ATG4D .
Цей процес очищення називається аутофагією , а дисфункції в його роботі в минулому пов’язували з іншими неврологічними розладами. Коли аутофагія порушується, наприклад, при хворобі Альцгеймера, протеїни, здається, закупорюють клітини мозку і перешкоджають їх належному функціонуванню.
У 2015 році мутації ATG4D були пов’язані з нейродегенеративними захворюваннями у собак і рибок даніо, тоді як у 2021 році миші з мутацією показали ознаки нейродегенерації. Але це перший випадок, коли цей ген був пов’язаний з неврологічними розладами у людей, і дослідники виявили, що мутації в гені ATG4D також можуть призвести до порушень розвитку мови та рухів у дітей.
Як це відбувається на практиці при різних захворюваннях розвитку нервової системи, потрібно буде додатково дослідити за допомогою людських нейронів.
Усі троє дітей, обстежених у поточному дослідженні, мали схожі симптоми, хоча й з невеликими варіаціями. Вони також мали мигдалеподібні очі, вдавлену перенісся та виразний лук Купідона на верхній губі.
Ці фізичні особливості можуть бути ознакою їхньої спільної генетичної мутації або просто випадковим збігом. З такою невеликою кількістю виявлених пацієнтів важко сказати напевно.
«Ми маємо лише погляд з висоти пташиного польоту на багато важливих клітинних процесів, таких як аутофагія», — визнає дослідниця геноміки Мей Крістін Малікдан з Національного інституту здоров’я (NIH).
Поточне дослідження було обмежене трьома пацієнтами, і коли їхні спільні генні мутації були репліковані в людській клітинній лінії, явних дефектів аутофагії не спостерігалося, незважаючи на моделі, що передбачають інше.
Ця розбіжність може бути пов’язана з іншими генами, які також відіграють роль в аутофагії. Іншими словами, ATG4D не єдиний ген , який відповідає за очищення білка.
Однак, на відміну від інших клітин організму, нейрони особливо залежать від аутофагії. Тут є шанс, що функція ATG4D незамінна.
«Мозок настільки складний, і нейрони мають дуже спеціалізовані функції», — пояснює Малікдан.
“Щоб відповідати цим функціям, різні нейрони використовують різні гени, тому зміни в надлишкових генах можуть мати серйозний вплив на мозок”.
Як саме ATG4D сприяє переробці клітинних відходів у мозку, до кінця не зрозуміло. Пам’ятаючи про виклики, які вони можуть створити для окремих людей та їхніх сімей, такі рідкісні захворювання, як це нове захворювання, яке ще не було названо, пропонують вченим шляхи, щоб дізнатися більше про різноманітні способи роботи (і збоїв) людського організму.
«Це питання на мільйон доларів у дослідженнях рідкісних захворювань», — каже Малікдан. «Рідкісні захворювання можуть допомогти нам зрозуміти біологічні шляхи, щоб ми могли краще зрозуміти, як ці шляхи впливають на інші рідкісні та поширені захворювання».