Масштабный генетический скрининг раскрывает, как создаются клетки мозга

Международная команда ученых под руководством профессора Сагива Шифмана из Еврейского университета в Иерусалиме провела масштабный генетический скрининг, чтобы выяснить, какие гены необходимы для превращения эмбриональных стволовых клеток в нейроны. Используя технологию CRISPR (кластеризованные регулярно интерспированные короткие палиндромные повторы) для поочередного «выключения» почти 20 000 генов, они создали карту генетической «необходимости» и идентифицировали 331 ген, критически важный для нейральной дифференцировки. Среди ключевых открытий — ген PEDS1 (ген, ассоциированный с синтезом плазмалогенов), который отвечает за синтез плазмалогенов, важных компонентов миелина, и чья дисфункция приводит к ранее не описанному нейроразвивательному расстройству.

Скрининг показал, что потеря гена PEDS1 нарушает образование и миграцию нервных клеток, приводя к уменьшению размера мозга. Эта гипотеза была подтверждена на практике: генетическое тестирование выявило редкие мутации гена PEDS1 у детей из двух неродственных семей с тяжелой задержкой развития и микроцефалией. Эксперименты на моделях подтвердили, что дефицит гена PEDS1 напрямую вызывает эти нарушения. Исследование также выявило закономерности наследования: гены, контролирующие активность других генов, чаще связаны с доминантными расстройствами, а метаболические гены (как PEDS1) — с рецессивными.

Ученые создали «карту необходимости», показывающую, на каких этапах развития ключевые гены наиболее важны. Это позволило различить генетические механизмы, лежащие в основе аутизма (гены, критичные именно на этапе формирования нейронов) и общей задержки развития (гены, важные на многих этапах). Все данные исследования представлены в открытой онлайн-базе, чтобы помочь научному сообществу в дальнейших открытиях, улучшении диагностики и поиске методов лечения нейроразвивающих расстройств.