Los investigadores ansiosos por descubrir la base genética del autismo ahora podrían tener cientos de nuevas pistas prometedoras gracias a un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Princeton y la Fundación Simons.
En el primer esfuerzo de este tipo, el equipo de investigación desarrolló un programa de aprendizaje automático que recorrió todo el genoma humano para predecir qué genes pueden contribuir al trastorno del espectro autista TEA. Los resultados de los análisis del programa - una galería de pícarosde 2.500 genes candidatos, se expanden ampliamente en los 65 genes de riesgo de autismo conocidos actualmente. Los investigadores han estimado recientemente que entre 400 y 1,000 genes son la base del complejo trastorno del desarrollo neurológico.
Los investigadores dijeron que esta investigación más reciente proporciona un conjunto manejable, "altamente enriquecido" desde el cual precisar el conjunto completo de genes relacionados con ASD. Muchos de los genes recientemente implicados nunca han sido estudiados por sus posibles roles en ASD.seguir estos pasos ayudará a los científicos a profundizar en la base genética fuerte pero bizantina del autismo, así como posiblemente conducir a nuevas técnicas de diagnóstico y tratamiento. El artículo fue publicado el 1 de agosto en la revista Neurociencia de la naturaleza y los investigadores han puesto a disposición sus resultados en línea.
"Los genetistas ahora pueden centrarse en las predicciones genéticas de riesgo de autismo mejor clasificadas de nuestro programa de aprendizaje automático, tanto para dirigir futuros estudios de secuenciación del genoma como para priorizar genes individuales para estudios experimentales", dijo el coautor principal Arjun Krishnan, uninvestigador asociado del Instituto Lewis-Sigler de Genómica Integrativa de Princeton.
"El método que desarrollamos puede, por primera vez, identificar genes asociados con ASD, incluso si no se han relacionado previamente con el autismo en estudios genéticos", dijo Olga Troyanskaya, autora principal del artículo y profesora de ciencias de la computación de Princetony genómica, así como subdirector de genómica en el Centro de Análisis de Datos de Simons. "Es de vital importancia que comencemos a explorar aspectos poco apreciados de cómo surge el autismo y algún día podría ser tratado".
El autismo ha surgido en las últimas décadas como uno de los trastornos del desarrollo más comunes. El trastorno, que no tiene cura, se caracteriza por dificultades para comunicarse, aprender y socializar. Los niños a menudo no son diagnosticados hasta que tienen 3 o 4 años de edad.Sin embargo, se ha demostrado que los servicios de intervención, como la terapia física y conductual, en los primeros años de un niño mejoran el desarrollo. Por lo tanto, los médicos están interesados en detectar el autismo lo antes posible.
"Es muy importante que mejoremos las formas de diagnosticar a los niños con autismo antes para que podamos hacer intervenciones más tempranas", dijo Krishnan. "Además, comprender dónde, cuándo y cómo surgen los trastornos del espectro autista durante el desarrollo del cerebro será absolutamentecrítico para el desarrollo de medicamentos y tratamientos en las próximas décadas "
"Este estudio es elegante, sofisticado e integral", dijo Daniel Geschwind, director del Centro de Investigación y Tratamiento del Autismo de la Universidad de California-Los Ángeles, quien está familiarizado con el estudio pero no tuvo ningún papel en él ".reúne esencialmente todos los datos sobre el uso de enfoques basados en la red para comprender mejor el autismo ".
Otros investigadores de Princeton involucrados en el estudio son el estudiante graduado y coautor principal Ran Zhang, así como la estudiante graduada Victoria Yao, la gerente de laboratorio Chandra Theesfeld y la ingeniera de software científico Alicja Tadych. Los otros autores de la Fundación Simons son Aaron Wong, Natalia Volfovsky, Alan Packer y Alex Lash. La financiación provino principalmente de los Institutos Nacionales de Salud.
Los investigadores comenzaron con una "red de interacción funcional" del cerebro humano que habían construido originalmente hace poco más de un año. La red describe cómo los genes del genoma humano trabajan juntos en los circuitos moleculares del cerebro. Mientras que cada célula del ser humanoEl cuerpo contiene un conjunto completo de instrucciones genéticas para todo el cuerpo, solo una parte de estos genes se "activa" en una célula determinada en cualquier punto del desarrollo o de la vida cotidiana. Las mutaciones en los genes cuando su codificación ordenada se codifica- puede evitar que trabajen en concierto con otros genes, lo que lleva a disfunciones y enfermedades.
"Tenemos tantos tipos de células en nuestro cuerpo, y aunque cada célula tiene el mismo conjunto de genes, o la misma caja de herramientas, cada tipo de célula puede realizar actividades muy diferentes conectando estas herramientas de diferentes maneras", Krishnan"Queremos descubrir y comprender las interrupciones en el juego de herramientas genéticas en el cerebro de las personas con autismo para conocer sus orígenes".
La red específica para el cerebro en la que los investigadores se basaron en los resultados agrupados de miles de experimentos anteriores, cada uno de los cuales reveló pieza por pieza cómo funcionan los genes en todo el cuerpo humano. A continuación, el equipo aplicó su programa de aprendizaje automático a esta redEl programa examinó rápidamente toda la red de más de 100 millones de interacciones genéticas para extraer información, aprender características que indican una conexión con el autismo y perfeccionar la calidad de los retornos a medida que avanzaban.
Al igual que los maestros ofrecen a los estudiantes comentarios positivos y negativos, el equipo de la Fundación Princeton y Simons capacitó al programa de aprendizaje automático sobre los patrones de conectividad de los genes asociados con ASD conocidos, así como los genes de enfermedades humanas sin asociación con el desarrollo neurológico.señales iniciales, el programa luego analizó los 25.825 genes en el genoma humano, buscando patrones de interacción similares a los de los genes relacionados con ASD.
Alentador, dentro de su 10 por ciento superior de las predicciones clasificadas - alrededor de 2.500 genes - el programa identificó correctamente numerosos genes asociados con ASD que eran diferentes de los conocidos inicialmente utilizados para "entrenar" el programa informático. Más importante aún, el programadestacó varios genes candidatos nuevos y convincentes sin evidencia genética previa que los vincule con el autismo. "Estos genes novedosos para el riesgo de autismo son excelentes candidatos para futuros estudios", dijo Krishnan.
Para ganar contexto para sus hallazgos, los investigadores consideraron sus resultados de predicción de genes junto con un mapa de expresión génica en el cerebro en desarrollo compilado por neurocientíficos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Yale. En los bebés apareció un patrón distinto de actividad e inactividad génica.'cerebros mientras está en el útero. A través de los estadios prenatal y tardío fetal, el desarrollo alterado ocurrió ampliamente en regiones neuronales relacionadas con el autismo por estudios previos. Estas regiones incluyen el cerebelo, que coordina e integra el movimiento muscular y la información sensorial, así como elstriatum, que participa en la motivación, la planificación y la toma de decisiones.
"Está bastante claro en nuestros hallazgos que la señal del autismo está realmente presente en el desarrollo temprano", dijo Troyanskaya. "La señal es regionalmente difusa, lo que implica que el autismo es probablemente un trastorno del desarrollo cerebral general, y no solo un cerebro específicoregión."
Troyanskaya dijo que una parte significativa de los genes con un vínculo predicho con el autismo no tiene una función conocida en el cerebro.
"Aunque el genoma humano fue mapeado a principios de la década pasada, todavía no sabemos qué hacen la mayoría de los genes humanos", dijo. "Nuestro estudio subraya el hecho de que aún tenemos mucho que aprender sobre el funcionamiento degenes en el cerebro de personas neurotípicas y autistas "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Princeton, Escuela de Ingeniería . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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