兄弟は自閉症のルーツに光を当てることができた| 科学| スミソニアン - 記事、科学

エリン・ロペスの息子のトミーが15か月であったとき、彼が「はい」と「いいえ」と言って彼女の視線を保持するのをやめたとき、彼女は不安になりました。トミーが最終的に自閉症と診断されたのは、彼が3歳になるまででした。

トミーは自閉症スペクトラムで2人の最初のいとこを持っていたので、ロペスはそれが家族で走ったと疑った。そのため、トミーの17か月後に生まれた娘のEvee Bakが2歳の誕生日までに全文で話していたとき、彼女はホッとしました。幼児は自閉症のスペクトラムに属していないように見えました。今日自閉症が提唱しているのは「神経型」です。

エリンの子供たちは何十年も科学者を不思議に思っている質問を例証します：自閉症は、人のコミュニケーションや相互作用の能力を損なう発達障害であり、ほとんどの場合継承されているのに、なぜ女の子は男の子よりもずっと低い率でそれを得るのですか？精神科医と小児科医の国際チームによる2011年の調査によると、自閉症の子供の兄弟の4分の1近くがスペクトルに存在する可能性が高かったが、姉妹の割合は9パーセントに低下した。

科学者は歴史的に、2人の生物学的な親と2人の自閉症の子供の「カルテット」の研究に焦点を合わせてきました。さらに最近の研究では、 影響を受けていない兄弟、特に少女についてもっと学ぶことが求められています。そして、研究者がヒトゲノムをまとめてマッピングし、自閉症に関連すると考えられる100の遺伝子領域を特定できる時代に、自閉症の兄弟と神経型の兄弟の両方から多くのDNAデータが必要です。

「彼らが診断を受けない理由はありますか？」と、ニューヨーク市のシナイ山病院の自閉症姉妹プロジェクトに資金を提供している自閉症科学財団の最高科学責任者、アリシア・ハラデイは言います。カリフォルニア大学サンフランシスコ校およびマサチューセッツ州ケンブリッジのブロードインスティテュートは、これまでに5, 000を超える家族から遺伝子サンプルを収集してきました。

不可解な部分は、一部の姉妹は兄弟と同じ遺伝子変異を持っているが、反復行動やコミュニケーションの課題などの自閉症に関連する症状を発症しないということです。「まず、保護因子が何であるかを把握する必要があります」と、Halladay氏は言います。「その後、この情報を使用して、男の子と女の子の両方の治療法を開発できます。」

ロペスにとって、自閉症の研究に貢献し、その遺伝的基盤を家族として理解するという考えは理にかなっています。 2003年にトミーが診断された後、彼女はグルテンやカゼインを含まない食事を試す、食用色素を避けるなどの治療法を示唆する研究に不満を感じていましたが、他の生物学的洞察はほとんどありませんでした。「トミーの発達を妨げているものを正確に理解したかったのですが、科学者は自閉症の病理を説明できませんでした」と、フィラデルフィアの看護師開業医であるロペスは言います。そして、他の子供が予想された速度で進歩している間、話す方法を学ぶのにより長い時間がかかります。

彼女はEveeを含むことも好きでした。「兄弟はお互いに非常に重要であり、今では支援する方法があります」と、夫と一緒に8年前に自閉症科学財団でチャリティーサッカートーナメントを設立したロペスは言います。「彼女の兄弟を助けることができる彼女の遺伝子構成について学ぶことができるものがあれば、それは私たちにとって有意義でした。」

それで3年前、4人家族は山にロードトリップをしました。ニューヨーク市のシナイ。彼らはそれぞれ収集管につばを吐き、DNAを科学に渡しました。「今までに一度もなかったことがありました」と、現在17歳のEvee氏は語ります。

新しい遺伝的「トリックの袋」

自閉症の遺伝暗号を解読することは、かつてないほど緊急でした。 4月、疾病対策センターは、自閉症児の推定値を15パーセント増やしたと発表しました。数年前の68人に1人から59人に1人に増加しました。更新された数値は、以前の報告で過小評価されていた黒人およびヒスパニック系の子供の診断の増加を一部反映しています。

同時に、研究者は、自閉症が彼らが想像していたよりも複雑かもしれないことを発見しています。「自閉症はありません。非営利団体であるAutism Speaksのゲノム発見およびトランスレーショナルサイエンスのシニアディレクターであるDean Hartleyは、次のように述べています。一部の研究者は現在、自閉症を脳内の複数の生化学的経路に作用する一連の障害と見なしています。エピジェネティクスとして知られる急速に成長している分野である特定の遺伝子をオンにする環境の役割に対する関心の高まりは言うまでもありません。「次の質問は、すべての異なる形態に合わせたパーソナライズされた医薬品の開発方法です」とハートリーは言います。

これらの発見に拍車をかけることで、全ゲノムシーケンスへのアクセスが増加し、研究者は人の300万個のDNA塩基対をすべてクランチし、まれな変異を見ることができます。 2003年に最初のヒトゲノムが配列決定されて以来、この技術の価格は劇的に低下しました。 Autism Speaksは、自閉症の人とその家族の7, 200以上のマッピングされたゲノムを含む公開データベースを運営しています。サイモンズ財団はまた、自閉症の子供1人と、両親や兄弟姉妹が罹患していない2600家族から遺伝子サンプルを収集しました。このデータベースは、研究者が自閉症遺伝子の遺伝を追跡するのに役立ちます。また、明確な遺伝的リンクがなく、症例の5分の1未満を占める「de novo」突然変異として知られるものを特定します。

兄弟を見る利点は、自閉症の子供の遺伝子の50％を共有していることです、トロントの病気の子供のための病院の応用ゲノム学センターのディレクター、スティーブンシェラーは説明します。彼のグループは、スペクトル上の6人の子供を持つ1つを含む4, 000以上の家族をシーケンスしました。「影響を受けていない兄弟が同じ突然変異を持っているが自閉症がない場合、それは突然変異が家族の自閉症に関与していないことを示唆しています」と彼は言います。または研究者は、特定の遺伝子を活性化する可能性のある力の複雑な相互作用を解明する必要があります。それらは食事、子宮内の出来事、または影響を受けていない姉妹の場合、女性ホルモンなどです。「私たちは、遺伝学を新しい経路の理解を得るためのトリックの袋と考えています」と彼は言います。「しばしば兄弟から来るこれらの小さな手がかりは、私たちの研究を前進させるものです。」

腸の秘密

あるスタンフォードのデータ科学者は、神経型の兄弟姉妹が別の謎を解決するのに役立つと考えています：自閉症の兄弟姉妹はなぜ腸内細菌叢が異なるのですか？「自閉症の子供の90％が炎症性腸疾患などの腸関連の問題を抱えていることを学びました」と、スタンフォード医科大学の小児科、精神医学、生物医学データ科学の准教授であるデニス・ウォールは言います。彼は、これらの子供の微生物叢にある種のユニークな細菌株があると疑っていました。これは、健康な糞便移植を受けた自閉症患者18人の胃腸症状を改善したアリゾナ州立大学のチームの最近の研究によって裏付けられた論文です。

ミクロビオームはストレス、食事、睡眠、運動などすべての影響を受ける可能性があるため、兄弟は完璧な比較であり、腸が自閉症の原因になり得るかどうかを説明すると予測しました。

「影響を受けていない兄弟、特に影響を受けた子供に年齢が近い兄弟は、家族環境の理想的なコントロールを表します」とウォールは言います。「これらの子供たちは同じ家に住んでいます。特にアメリカ人の場合、彼らは同じ空気を吸い、一般に同じ食べ物を食べます。自閉症の子供たちは悪名高い食欲をそそる傾向があることを考えると、特定の微生物因子が制限された食事につながり、食事を変えるかどうかを調べることも価値があると言います。早い時期に微生物叢。

自閉症の兄弟姉妹の腸内細菌叢の有意差を明らかにした小さなパイロット研究を終えた後、ウォールは国立衛生研究所から210万ドルの助成金を受けたベイエリアのバイオテクノロジー企業であるSecond Genomeの企業パートナーを見つけましたより大きな研究。研究者たちは最近、自閉症の子供が少なくとも1人、子供が8歳未満で2年未満離れている1人の子供を持つ150家族を募集し、3週間にわたって3つの便サンプルを収集しました。（特別な食事は管理されていました。）サンプルをシーケンスした後、研究者は特定の株を特定し、それらが脳の行動にどのように影響するかを理解したいと考えています。「これにより、どの治療用微生物が消化管や行動症状を改善できるかについての理解が深まります」と、Second Genomeの最高科学責任者であるKarim Dabbaghは述べています。「それからそれを薬に翻訳することができました。」

Bak and Lopesファミリー：Tim Bak、Erin Lopes、Evee Bak、Tommy Bak。（提供：Evee Bak）

Eveeと18歳のトミーバクは、一緒に「Bak Pak」と呼ばれるバンドで演奏します。彼女はドラムで、彼はギターとピアノで演奏します。「兄弟が一緒にいる関係が好きです。それはユニークなものです。私たちは本当に良い友達です。私たちは毎朝一緒にテレビを見ています」と彼女は言います。「トミーの生活を改善するために、私は何でもします。

ペンシルベニア州メディアのデラウェア郡大学で新入生の年を始めたばかりのトミーは、家族が遺伝物質を寄付するためにニューヨークに旅行したとき、特別な気持ちになったと言います。「それは私だけのものでした」と彼は言い、研究が自閉症の仲間のコミュニケーションと自立した生活スキルを改善するためのより良いサービスにつながることを願っていると付け加えました。「最終的に、彼らが特定の状況に反応する理由とそれらを助ける方法を学ぶことができます」と彼は言います。「それは私たちが自分の場所を持つことができ、家族と一緒に暮らす必要がないことを意味します。いつか家族と子供が欲しいです。みんなと同じものを持ちたいです。」