Prawie autystyczne myszy, część 2

Poszukiwaniom mysich modeli autyzmu towarzyszy pewna podstawowa trudność.

Myszy nie mogą mieć autyzmu.

Mysz nie mówi i nie rozwija tak skomplikowanych interakcji społecznych, jak człowiek. Inaczej selekcjonuje bodźce. Relacje międzymysie są zdominowane przez węch i dotyk, a nie wzrok. Mysz nie posiada mimiki. Mysia zdolność koncentracji jest zupełnie inna, niż ludzka. Mysz może zachowywać się w sposób odmienny tylko wobec mysiej normy, a ta jest dość skromna.

Zwierzę takie jak mysz może mieć natomiast szereg zachowań związanych z autyzmem (autistic-like behavior) i właśnie te zachowania się ocenia. Miedzy innymi sprawdza się lękliwość gryzonia, chęć eksploracji nowych pomieszczeń, chęć nawiązywania międzymysich interakcji oraz ilość i jakość komunikacji za pomocą ultradźwięków (tak, nie mylicie się, można się doktoryzować z pisku myszy). Obserwuje się również zachowania kompulsywne, jak np. zbyt intensywne czyszczenie futerka. To mniej więcej tyle, jeżeli chodzi o objawy.

Teraz należy się zastanowić nad wyborem genów, jakie można wyłączyć, żeby je wywołać.
Zadano mi pytanie, czy nie należałoby popsuć myszom neuronów lustrzanych. Kilka lat temu doniesiono przecież, że mogą one błędnie działać u ludzi z autyzmem.

Wyjaśniam już, dlaczego to nie jest dobre podejście:

Jeżeli projektujesz takie doświadczenie, nie zadajesz pytania „co mam zrobić, żeby otrzymać mysi model autyzmu”. Zadajesz pytanie „do czego służą myszom neurony lustrzane?”. Właściwie są to przynajmniej trzy pytania:

- czy myszy mają neurony lustrzane

- jakie geny trzeba wyłączyć, żeby zakłócić działanie neuronów lustrzanych (chirurgiczna interwencja nie wchodzi w rachubę, bo neurony lustrzane odzywają się na przestrzeni całej kory ruchowej).

- czy jeżeli je wyłączymy, dostaniemy mysz z objawami autyzmu, a nie czegoś kompletnie z autyzmem niezwiązanego. Co wcale nie jest pewne, bo ostatnio doniesiono, że te neurony u ludzi autystycznych zachowują się całkiem normalnie.

Wróćmy do tematu. Istnieje kilka strategii poszukiwania mysich modeli autyzmu. Każda z nich ma swoje wady i zalety, każda podchodzi do tematu z innej strony; prawdopodobnie żeby dostać jakiś sensowny obraz sytuacji potrzebujemy wszystkich.

Podejmę skromną, zgrubną i niedokładną próbę opisania ich.

1. Badania nad autyzmem syndromicznym

Istnieją zespoły genetyczne, w których autyzm jest tylko jednym z problemów i to wcale nie najpoważniejszym. Tak, niestety można mieć takiego pecha. Przeważnie są one wywołane wyłączeniem pojedynczego genu lub utratą/duplikacją fragmentu chromosomu. Zazwyczaj sprawa jest dość poważna: Zespół Retta, Zespół Łamliwego Chromosomu X (FXS) , zespół Aperta czy też dobrze znany zespół Downa (gdzie chory ma cały dodatkowy chromosom) nijak się mają do popkulturowego obrazu autysty-sawanta. A takich zespołów, niekiedy bardzo rzadkich, istnieje około stu.

Tworzymy model interesującego nas zespołu, wyłączając lub duplikując u myszy dokładnie te same geny, które przyczyniły się do ludzkiej choroby.

Zalety: Znamy przyczynę. Łatwo możemy zepsuć ten sam gen u myszy. Można się dowiedzieć, jakie inne ścieżki biochemiczne są popsute. Możemy szukać leków, które będą łagodziły objawy. Obecnie na przykład całkiem intensywnie prowadzi się badania nad Zespołem Łamliwego Chromosomu X. Tych zespołów nie da się całkowicie wyleczyć, ale nawet niewielka poprawa to ogromna różnica dla dzieci i ich rodziców.

Wady: to kompletnie inne choroby, niż „zwykły”, niesyndromiczny autyzm. Jedno może nie mieć nic wspólnego z drugim, tyle tylko, że objawy są podobne. No i dodatkowo: dzieci z tymi zespołami bywają, ale nie muszą być autystyczne. Reszta zależy od tła genetycznego. Jakiego? Nie wiemy.

2. Badania nad autyzmem niesyndromicznym

Bierzesz grupę ludzi z autyzmem – im większą, tym lepiej. Sekwencjonujesz im genomy (albo tylko pewną część genomu), sprawdzasz, czy jakieś rzadkie warianty genetyczne występują u nich częściej, a potem psujesz myszom dokładnie te geny, w których znaleźliśmy rzadkie warianty. Ewentualnie: bierzesz dużą rodzinę, w której występuje autyzm i robisz to samo. Znamy już całkiem sporo takich genów-kandydatów do szczegółowej oceny, trzeba tylko przetestować je na zwierzętach.

Zalety: jeżeli nam się powiedzie, dostajemy mniej-więcej-dobry mysi model autyzmu. Możemy teraz hodować neurony na szalce i patrzeć, jakie receptory i przekaźniki wyregulować, żeby było lepiej. Czasami to podejście daje ciekawe wyniki.

Wady: mutujemy mysz… i nic. Albo coś, tylko kompletnie bez związku z autyzmem. Niesyndromiczny autyzm jest uważany za wielogenowe zaburzenie. Może zostać spowodowany przez nagromadzenie kilku różnych wariantów genetycznych. Już pomijam różnice między wyłączeniem genu a mutacją, która tylko upośledza produkowane przezeń białko. Albo po prostu to nie działa, bo mysz to nie człowiek. D’oh!

3. Wsobna hodowla myszy prawie autystycznych

Bierzemy linię myszy. Krzyżujemy je wsobnie, selekcjonując tak długo, aż otrzymamy zwierzęta kulące się w kącie klatki i nie piszczące do siebie nawzajem. A potem patrzymy, co właściwie wyselekcjonowaliśmy.

Zalety: będzie z tego dużo publikacji.

Wady: nie wierzę, że wyjdzie cokolwiek analogicznego do badań na ludziach. Na układ nerwowy wpływa całe mnóstwo genów – te same objawy mogą mieć różne przyczyny. Mutacje np. w dwóch syndromach związanych z autyzmem, FXS (wspomnianym w punkcie 1) i stwardnieniu guzowatym dają dokładnie przeciwstawne efekty biochemiczne. Metodą ewolucji równoległej hodujemy sobie prawie autystyczne myszy, ale czy istnieje uniwersalny mechanizm?
Może właśnie aby odpowiedzieć na powyższe pytanie, ludzie i tak to robią.

Uff. Nakreśliłam tylko zagadnienie, unikając zresztą szczegółów technicznych. Organizuje się o tym całe sympozja i pisze książki. Mamy już niejakie pojęcie o ścieżkach biochemicznych, receptorach i innych białkach zmienionych w autyzmie - a raczej w autyzmach. Jak napisałam na samym początku, to nie jest jedna choroba. I na pewno, jeżeli doczekamy się leków, będą to różne zestawy dla różnych pacjentów. Ten sam receptor jednym ludziom trzeba będzie pobudzić, innym wyciszyć. Możliwe, że będziemy musieli skomponować osobisty koktajl leków dla każdego potrzebującego. Co stanie się możliwe, gdy spadną ceny sekwencjonowania ludzkiego genomu.

A to przyniesie ze sobą osobny zestaw wyzwań i już nawet nie wspominam o kosztach ZUS.