Vai trò quan trọng của gen trong sự phát triển của não bộ

Hình ảnh huỳnh quang của hai phôi cá ngựa vằn. Sau khi tắt gen Plexin-A1 (dưới cùng), các dị dạng của hệ thần kinh xảy ra, chẳng hạn như sự mở rộng bệnh lý của các không gian chất lỏng thần kinh trong não (bên trái). Ảnh nguồn: Tiến sĩ Gabriel Dworschak / Đại học Bonn

Cái gọi là gen Plexin-A1 dường như đóng một vai trò rộng rãi hơn trong sự phát triển của não bộ so với những gì đã được giả định trước đây. Điều này được thể hiện qua một nghiên cứu do Bệnh viện Đại học Bonn và Viện Giải phẫu của Đại học Bonn thực hiện với hơn 60 đối tác quốc tế.

Nghiên cứu mang lại nhiều điều thú vị vì các đột biến của gen được di truyền trội hoặc lặn, tùy thuộc vào phần nào của gen bị ảnh hưởng. Kết quả nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Genetics in Medicine.

Khi tu sĩ người Augustinô Gregor Mendel lai cây đậu hoa trắng với cây đậu hoa tím vào giữa thế kỷ 19, ông đã có một phát hiện thú vị: Các con lai đều có màu tím. Do đó, ông gọi tính trạng này là trội, trong khi màu hoa trắng là tính trạng lặn. Sở dĩ có hiện tượng này: Ở đậu Hà Lan, mỗi gen xảy ra 2 lần. Một phiên bản đến từ cây mẹ và một phiên bản khác từ cây mẹ. Nếu một cây đậu được thừa hưởng gen màu tím từ bố hoặc mẹ, nhưng gen quy định màu hoa trắng từ cây còn lại thì màu tím sẽ thắng. Chỉ khi hai gen quy định hoa trắng kết hợp với nhau ở đời con thì gen này mới có màu trắng.

Con người cũng có các gen di truyền trội hoặc lặn. Tuy nhiên, trường hợp không quá rõ ràng đối với các đột biến được khảo sát trong nghiên cứu: Một số trong số chúng là trội, có nghĩa là một đột biến được di truyền bởi mẹ hoặc cha là đủ để đột biến có tác động. Những người khác, tuy nhiên, là lặn. Tiến sĩ Gabriel Dworschak, bác sĩ nhi khoa tại Bệnh viện Nhi Đại học, người đã thực hiện nghiên cứu của mình tại Viện Giải phẫu và Viện Di truyền Người, giải thích: “Điều này cũng đã được quan sát thấy lẻ tẻ với các gen khác, nhưng nó vẫn còn bất ngờ.

Dị tật não và mắt

Loại gen này đã lọt vào tầm ngắm của các nhà nghiên cứu khi họ kiểm tra một cô gái bị dị tật nghiêm trọng ở thực quản, não và mắt tại Bệnh viện Đại học Bonn. Một phân tích gen cho thấy gen Plexin-A1 của cô khác với gen của những người khỏe mạnh. Giáo sư Tiến sĩ Heiko Reutter, bác sĩ tại Bệnh viện Nhi Đại học và là nhân viên của Viện Di truyền Người tại Đại học Bonn, giải thích: “Sau đó, chúng tôi đã tìm kiếm cơ sở dữ liệu cho những cá nhân bị ảnh hưởng khác có đột biến gen plexin.

Các nhà nghiên cứu hiện đã tìm thấy tổng cộng mười bệnh nhân theo cách này; họ đến từ bảy gia đình. Dworschak chỉ ra: “Những người bị ảnh hưởng đều có các phần khác nhau của gen Plexin-A1 bị thay đổi. "Năm trong số các đột biến này được di truyền theo tính trạng lặn; ba đột biến còn lại là trội". Phân tích sâu hơn đã giúp các nhà nghiên cứu hiểu lý do tại sao lại như vậy: Gen Plexin-A1 chứa các chỉ dẫn xây dựng một thụ thể. Nó nằm trong lớp màng bao quanh các tế bào thần kinh giống như một lớp da mỏng. Một số phân tử truyền tin có thể gắn vào bề mặt bên ngoài của nó. Sau đó, điều này sẽ kích hoạt phản ứng ở đầu kia của thụ thể nhô ra trong tế bào.

Dworschak suy đoán: “Nếu một đột biến ảnh hưởng đến bên ngoài cơ quan thụ cảm, nó sẽ không thể nhận được tín hiệu nữa. "Tuy nhiên, nếu chỉ một trong hai phiên bản Plexin-A1 bị ảnh hưởng, thì sẽ có đủ các thụ thể nguyên vẹn để bù đắp." Các đột biến ở bên ngoài do đó có lẽ là lặn. Tuy nhiên, một khiếm khuyết ở bên trong cơ quan thụ cảm có thể dẫn đến sự điều tiết sai nghiêm trọng của tế bào. Chỉ cần một phiên bản của gen Plexin-A1 bị thay đổi theo cách này là đủ để gây ra thiệt hại đáng kể. Dworschak nói: “Do đó, chúng tôi nghĩ rằng những đột biến như vậy là trội, và sau đó chúng tôi nói về tác động tiêu cực - tiêu cực”.

Các triệu chứng khác nhau

Nhìn chung, những người bị ảnh hưởng có một loạt các triệu chứng. Tuy nhiên, điểm chung của chúng là sự phát triển trí não của chúng bị gián đoạn ở các mức độ khác nhau. Nhiều người trong số họ còn bị dị tật ở mắt và da. Reutter giải thích: “Người ta đã biết rằng gen Plexin-A1 rất quan trọng trong sự phát triển của các tế bào thần kinh. "Sự nảy mầm của dây thần kinh đóng một vai trò thiết yếu trong sự phát triển của nhiều cơ quan. Các dị tật quan sát được ở những người bị ảnh hưởng có thể do sự phát triển bị gián đoạn của một số sợi thần kinh." Một nghiên cứu tiếp theo tại Viện Giải phẫu hiện đang điều tra câu hỏi này.

Gen Plexin-A1 thực hiện một chức năng quan trọng không chỉ ở chúng ta, như các nghiên cứu trên một loài hoàn toàn khác cho thấy. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng chuyên môn của nhóm làm việc do Giáo sư Tiến sĩ Benjamin Odermatt từ Phần Giải phẫu thần kinh dẫn đầu. Ở đây, cá ngựa vằn đóng vai trò là một sinh vật kiểu mẫu - không chỉ vì nó dễ nuôi theo các yêu cầu về phúc lợi động vật và có thể nhân giống nhanh chóng, mà còn vì nhiều gen của nó được tìm thấy ở dạng tương tự ở người. Điều này bao gồm gen Plexin-A1.

Dworschak giải thích: “Nếu chúng ta tắt gen này ở cá ngựa vằn, các rối loạn phát triển não tương tự như ở người sẽ xuất hiện”. Ông hy vọng rằng kết quả của nghiên cứu sẽ giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về các quá trình phức tạp liên quan đến sự phát triển của não bộ.

Theo: https://medicalxpress.com/news/2021-05-gene-major-role-brain.html