به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در مطالعه‌ای که در 16 فوریه در مجله‌ی Genome Biology منتشر شد، محققان مؤسسه UC Davis MIND، از توالی‌یابی ژنومی برای یافتن اثر متیلاسیون DNA در جفت نوزادانی که در نهایت به ناتوانی اوتیسم تشخیص داده شدند، استفاده کردند. این اثر (متیلاسیون)، با رشد عصبی اولیه جنین مرتبط بود. محققان با اتخاذ رویکردی بی‌طرفانه برای بررسی تفاوت‌های متیلاسیون DNA جفت، موفق به کشف ژنی جدید در منطقه‌ای از ژنوم شدند که نقشه‌برداری ضعیفی برای اوتیسم داشت. ASD یا اختلال طیف اوتیسم، وضعیت عصبی پیچیده‌ای است که با عوامل ژنتیکی و محیطی مختلفی مرتبط است. مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌های ایالات متحده (CDC) تخمین می‌زند که از هر 44 کودک، یک کودک مبتلا به ASD تشخیص داده می‌شود. این موضوع در پسران بسیار بیشتر از دختران است.

چرا مطالعه بافت جفت مهم است

جفت از رشد جنین در رحم حمایت می‌کند؛ تأمین اکسیژن را برعهده دارد و متابولیسم را تنظیم می‌کند؛ همچنین هورمون‌ها و انتقال‌دهنده‌های عصبی را برای مغز در حال رشد جنین فراهم می‌کند. جفت با وجود اهمیت آن در تنظیم و بالتبع، در انعکاس وقایع حیاتی برای رشد مغز در رحم، بافتی است که اغلب به اشتباه درک شده و نادیده گرفته می‌شود. برای چندین دهه، در هنگام زایمان‌های بیمارستانی، بافت جفت را دور می‌انداختند؛ علی‌رغم اینکه این بافت، مانند معدنی طلا برای یافتن سرنخ‌های مولکولی برای مشکلات آینده کودک است.

 در دوران بارداری، جنین ممکن است استرس اکسیداتیو، عدم تعادل رادیکال‌های آزاد و آنتی‌اکسیدان‌ها را در بدن تجربه کند. این مسأله در رشد طبیعی مغز رایج است. با این حال، در برخی موارد، قرار گرفتن در معرض عوامل محیطی مانند آلودگی هوا و آفت‌کش‌ها می‌تواند منجر به استرس اکسیداتیو بیش از حد شود؛ که این حالت می‌تواند منجر به آسیب سلولی و بافتی یا تأخیر در رشد عصبی جنین گردد. استرس اکسیداتیو پدیده‌ای طبیعی است؛ اما اگر بیش از حد باشد، ممکن است ناشی از قرار گرفتن در معرض عوامل محیطی مرتبط با ASD مانند آلودگی هوا، آفت‌کش‌ها، چاقی مادر و یا التهاب باشد.

اپی‌ژنوم مجموعه‌ای از ترکیبات و پروتئین‌های شیمیایی است که به DNA می‌گوید چه کاری انجام دهد. این ترکیبات به DNA متصل می‌شوند و عملکرد آن را تغییر می‌دهند. یکی از این ترکیبات CH3 (معروف به گروه متیل) است که منجر به متیلاسیون DNA می‌شود. اپی‌ژنوم نوزادی می‌تواند منعکس‌کننده تعاملات گذشته بین عوامل ژنتیکی و محیطی در طول رشد اولیه جنین باشد. همچنین ممکن است بر نتایج سلامتی آینده نوزاد تأثیر بگذارد. جفت از نظر شناسایی تغییرات متیلاسیون DNA در ژن‌هایی که در مغز جنین نیز فعالیت می‌کنند؛ بافتی امیدبخش است. این مطالعه ارتباط ASD با متیلاسیون DNA جفت را بررسی می‌کند.

یافتن عواملی در جفت که ممکن است اوتیسم را پیش‌بینی کند

محققان رشد 204 کودک متولد شده از مادرانی را که در مطالعات MARBLES و EARLI ثبت‌نام کرده بودند، مورد مطالعه قرار دادند. این مادران حداقل یک فرزند بزرگتر مبتلا به اوتیسم داشتند و با احتمال بالاتری از نظر داشتن فرزند دیگری مبتلا به ASD در نظر گرفته شدند. هنگامی که این کودکان به دنیا آمدند، جفت مادران برای تجزیه و تحلیل‌های بعدی نگهداری شد.

در 36 ماهگی، کودکان ارزیابی‌های تشخیصی و رشدی دریافت کردند. بر اساس این آزمایش‌ها، محققان کودکان را در گروه‌های « در حال رشد معمول (TD)، دارای رشدی با علایم ASD و با رشد غیر معمول (Non-TD)» گروه‌بندی کردند. محققان همچنین DNA را از بافت جفت استخراج کرده و  نتایج آن را به شکل کمی بیان کردند. آنها نمونه‌های جفت را به گروه‌های اکتشاف، تکرار و تکرار اختصاصی تقسیم کردند. برای گروه اکتشاف، آنها 92 نمونه (46 نمونه ASD، 46 نمونه TD) از مطالعه MARBLES را با استفاده از توالی‌یابی بی‌سولفیت کل ژنوم (WGBS) و توالی‌یابی کل ژنوم (WGS) تقسیم کرده و توالی‌یابی کردند. برای تعیین اینکه آیا متیلاسیون تمایزی در یک جمعیت متفاوت قابل تکرار است یا خیر، گروه تکرار شامل داده‌های WGBS از 16 نمونه ASD و 31 نمونه TD از مطالعه EARLI بود. گروه تکرار اختصاصی دارای 21 نمونه ، ASD13 نمونه جفت Non-TD و 31 نمونه TD از مطالعه MARBLES بود. محققان از این نمونه‌ها برای تعیین اینکه آیا تغییرات متیلاسیون مختص ASD است یا خیر، استفاده کردند. در نهایت، آنها توالی‌یابی کل ژنوم را روی 41 کودک ASD و 37 کودک TD در مطالعه MARBLES انجام دادند.

بافت جفت، ابزار ارزشمندی  برای آشکار کردن اطلاعات در مورد ژن‌های مربوط به ASD

محققان بلوکی از متیلاسیون تمایزی را در ASD در قطعه 22q13.33 شناسایی کردند؛ منطقه‌ای در کروموزوم 22 که قبلاً با ASD مرتبط نبود. آنها ژن جدیدی به نام LOC105373085 را در آن ناحیه پیدا کردند و نام آن را NHIP (هیپوکسی عصبی القایی، مرتبط با جفت) گذاشتند. برای درک عملکرد این ژن، آنها سطوح بیان NHIP را در رده‌های سلولی و بافت مغز انسان شناسایی کردند. آنها پاسخ NHIP را به هیپوکسی، حالتی از سطوح پایین اکسیژن در بافت‌ها، مورد آزمایش قرار دادند. محققان دریافتند که NHIP ژنی است که به دنبال هیپوکسی در نورون‌ها فعال می‌شود و سایر مسیرهای ژنی را با عملکردهایی در رشد عصبی و پاسخ به استرس اکسیداتیو تنظیم می‌کند. سطوح بالاتر NHIP، باعث افزایش تقسیم سلولی در رده سلولی جنینی گردید.

این موضوع مهم است؛ زیرا در جفت، هیپوکسی باعث تقسیم سلولی جفت می‌شود تا بتواند تماس بیشتری با رگ‌های خونی مادر برقرار کند و اکسیژن کافی برای مغز در حال رشد را تأمین نماید. محققان همچنین دریافتند که NHIP در جفت و مغز نمونه‌های ASD در مقایسه با نمونه‌های TD کمتر فعال می‌شود؛ که از نقش محافظتی NHIP در پیشگیری از ASD حمایت می‌کند.

محققان این مطالعه می‌گویند: "ما دریافتیم که ژن NHIP در مغز فعال است، به استرس اکسیداتیو پاسخ می‌دهد و بر بیان ژن‌های شناخته شده دیگر مرتبط با اوتیسم تأثیر می‌گذارد." ما فکر می‌کنیم که NHIP برای محافظت از اثرات استرس اکسیداتیو بیش از حد وجود دارد."

پایان مطلب/

Ref:

1. Zhu Y, Gomez JA, Laufer BI, et al. Placental methylome reveals a 22q13.33 brain regulatory gene locus associated with autism. Genome Biol. 2022;23(1):46. doi: 10.1186/s13059-022-02613-1.
2. University of California - Davis Health. "Placenta may hold clues for early autism diagnosis and intervention: Study identifies new gene linked to autism in toddlers." ScienceDaily. ScienceDaily, 16 February 2022.
3. Schroeder DI, Jayashankar K, Douglas KC, Thirkill TL, York D, Dickinson PJ, et al. Early developmental and evolutionary origins of gene body DNA methylation patterns in mammalian placentas. PLoS Genet. 2015;11(8):1–20. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1005442.