Ген умственной отсталости

Биологи утверждают, что есть мутация, которая, как ни старайся, ставит крест на мыслительных способностях человека: IQ таких людей не достигает 70. Найти ген слабоумия помогли неуклюжие плодовые мушки и дети, родившиеся в семейном союзе кровных родственников.

Мозг есть, а мозгов нет

Причиной умственной отсталости могут быть органические поражения мозга, травмы, инфекции и грубые хромосомные мутации, как при синдроме Дауна, например. Известно, что вирус генитального герпеса, активизируемый в период беременности, нередко вызывает нарушения в работе нервной системы. Синдром Ретта (наследственное заболевание, сцепленное с Х-хромосомой) – одна из наиболее распространенных причин умственной отсталости у девочек. Не так давно ученые описали аж девять женских генов, которые снижают мужское IQ до критического уровня.

Одним словом, первопричиной низкого IQ могут быть внешние факторы, мутации, инфекционные болезни и метаболические нарушения. Но бывает и так, что умственная отсталость налицо, а с мозгом все нормально. То есть, мозг есть (и он здоров!), а ума нет.

Такую мутацию и ее молекулярные следствия - причину умственной отсталости внешне здорового мозга - генетики и описали в новом выпуске PNAS.

Неуклюжие мухи

Открытие гена произошло почти случайно. Профессор Анита Корбетт (Anita Corbett) из Медицинской школы Университета Эмори (Emory University School of Medicine) с 1990 года изучала ген Nab2 у дрожжей. И изучала бы дальше, если бы ее студенты и коллеги по лаборатории не создали плодовую мушку с мутированным геном dNab2. Тут-то началось самое интересное: мушки-мутанты не умели укладывать крылья. То есть, приземлившись они неуклюже бродили с полурасправленными крыльями, из-за чего ловили все препятствия и спотыкались.

Ученые задумались. Дело в том, что неумение правильно укладывать крылья может быть связано с патологиями нервной или мышечной системы, многочисленные генетические причины которых уже описаны. «Мы не могли понять, с чем связана неуклюжесть плодовых мушек», -- говорит Анита Корбетт.

В 2009 году она получила письмо от коллег из Германии и Ирана. Ученые писали, что исследуя умственно отсталых детей, рожденных в семье с кровным родством, они обнаружили мутации в гене ZC3H14. Этот человеческий ген выполняет такие же функции, как и мушиный ген dNab2. Он кодирует белок с такими же функциями.

Исследователи из Университета Эмори присмотрелись к мушками-мутантами внимательнее. Оказалось, что с мозгом у насекомых все нормально (видимых нарушений нет), но складывать крылья они все равно не умеют. Тогда Герри Бассел (Gary Bassell) и Анита Корбетт провели молекулярные эксперименты с мушками и параллельно изучили мышей с заблокированным геном ZC3H14.

Биологи описали функции белка гена ZC3H14/ dNab2 и подтвердили, что мутация ZC3H14 вызывают умственную отсталость, не связанную ни с какими-либо нарушениями мозга, ни с и аутизмом.

Умственную отсталость можно вылечить генами

Врожденные заболевания, приводящие к умственной отсталости у детей, можно успешно лечить при помощи генной терапии. Как установили ученые из Университета Айовы совместно со специалистами Университета Рочестера, введение недостающих генов в клетки позволяет не только остановить прогрессирование болезни, но и повернуть его развитие вспять.

Исследование проводилось на лабораторных животных, у которых было искусственно вызвано наследственное заболевание, известное как болезнь Слая. Это состояние относится к большой группе лизосомальных болезней накопления, при которых из-за отсутствия одного фермента идет накопление вредных продуктов в тканях. В данном случае речь идет о нехватке бета-глюкуронидазы.

При этих заболеваниях отложения крупных молекул могут вызывать поражения различных органов и систем. Часто поражается мозг, причем при рождении ребенок может быть нормальным, и лишь со временем разовьются симптомы. Для некоторых из этих болезней имеется заместительная терапия, однако она не эффективна при поражении мозга, так как он отграничен от крови особым барьером.

В ходе исследования мышам с генетическим дефектом ген бета-глюкуронидазы вводился при помощи вируса кошачьего иммунодефицита, который позволяет добиться достаточно длительной и уверенной работы гена. Вскоре после этого ученые отметили уменьшение отложений в мозгу у пролеченных мышей, что сопровождалось изменением поведения, то есть улучшением умственной деятельности.

В комментарии, которые сопровождает результаты исследования в свежем номере Proceedings of the National Academy of Sciences, доктор Уилльям Слай (William S. Sly) из Университета Сент-Луиса назвал эту работу «поворотным пунктом», так как впервые было доказано, что генная терапия позволяет уменьшить симптомы умственной отсталости уже после начала болезни.