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Nuove cause di autismo trovate nel DNA

Sfruttando le tecniche di intelligenza artificiale, alcuni ricercatori hanno dimostrato che le mutazioni del cosiddetto DNA "spazzatura" possono causare l'autismo. Lo studio, pubblicato il 27 maggio su Nature Genetics, è il primo a collegare funzionalmente tali mutazioni alla condizione di sviluppo neurologico.

La ricerca è stata condotta da Olga Troyanskaya in collaborazione con Robert Darnell, neurooncologo e neuroscienziato della Rockefeller University e ricercatore all'Howard Hughes Medical Institute. Troyanskaya è vice direttore per la genomica presso il Center for Computational Biology (CCB) del Flatiron Institute di New York City e docente di informatica alla Princeton University.  Il loro team ha usato l'apprendimento automatico per analizzare l'intero genoma di 1.790 persone con autismo e dei loro genitori e fratelli non affetti. Questi individui non avevano una storia familiare di autismo, il che significa che la cause genetiche della loro condizione erano probabilmente mutazioni spontanee e non ereditarie.

L'analisi ha previsto le ramificazioni di mutazioni genetiche in parti del genoma che non codificano le proteine, regioni spesso mal caratterizzate come DNA "spazzatura". Il numero di casi di autismo legati alle mutazioni non codificanti era paragonabile al numero di casi legati alle mutazioni proteiche che disabilitano la funzione genica.

Le implicazioni del lavoro vanno oltre l'autismo, dice Troyanskaya: "Questa è la prima chiara dimostrazione di mutazioni non ereditarie e non codificanti che causano qualsiasi malattia o disturbo umano complesso".

Solo l'1 o il 2% del genoma umano è costituito da geni che codificano i modelli per la produzione di proteine, che svolgono compiti in tutto il nostro corpo, come la regolazione dei livelli di zucchero nel sangue, la lotta contro le infezioni e l'invio di comunicazioni tra le cellule. L'altro 98%  del nostro genoma non è un 'accessorio genetico' irrilevante. Le regioni non codificanti aiutano a regolare quando e dove i geni producono proteine.

Le mutazioni nelle regioni che codificano le proteine rappresentano al massimo il 30% dei casi di autismo in individui senza una storia familiare di autismo. Le prove hanno suggerito che le mutazioni che causano l'autismo devono avvenire anche altrove nel genoma.

Scoprire quali mutazioni non codificanti possono causare l'autismo è difficile. Un singolo individuo può avere decine di mutazioni non codificanti, la maggior parte delle quali sarà unica per l'individuo. Questo rende non vitale l'approccio tradizionale di identificazione delle mutazioni comuni tra le popolazioni colpite.

Troyanskaya e i suoi colleghi hanno adottato un nuovo approccio. Hanno addestrato un modello di apprendimento automatico per prevedere come una data sequenza influenzerebbe l'espressione genica. I ricercatori hanno studiato le basi genetiche dell'autismo applicando il modello di apprendimento automatico ad un 'tesoro' di dati genetici chiamato Simons Simplex Collection. I ricercatori hanno usato il loro modello per prevedere l'impatto di mutazioni non ereditarie e non codificanti in ogni bambino con autismo. Hanno poi confrontato queste previsioni con gli effetti dello stesso filamento non mutato nella sorella non affetta del bambino. 

L'analisi ha suggerito mutazioni non codificanti in molti dei bambini con regolazione genetica alterata dall'autismo. Inoltre, i risultati hanno evidenziato che le mutazioni influenzano l'espressione genica nel cervello e geni già legati all'autismo, come quelli responsabili della migrazione e dello sviluppo dei neuroni

Gli scienziati possono applicare le stesse tecniche utilizzate nello studio per esplorare il ruolo che le mutazioni non codificanti giocano in malattie come il cancro e le malattie cardiache.

Antonio Caperna

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