منطقه ژنومی برای اختلال عملکرد حافظه و اضطراب در سندرم داون شناسایی شد

یک تیم تحقیقاتی به رهبری UCL برای اولین بار منطقه خاصی از کروموزوم 21 را شناسایی کرده است که باعث ایجاد مشکلاتی در عملکرد حافظه و اضطراب در موش مدل‌سازی سندرم داون می‌شود، یافته‌ای که بینش جدید ارزشمندی را در مورد این بیماری در افراد ارائه می‌کند.

اکثر افراد در هر سلول دارای 46 کروموزوم هستند که به 23 جفت تقسیم می شوند: افراد مبتلا به سندرم داون (DS) یک نسخه اضافی از کروموزوم 21 دارند که حامل بیش از 200 ژن است.

در این مطالعه، منتشر شده در آی ساینسمحققان UCL با حمایت دانشگاه کاردیف و موسسه فرانسیس کریک از مدل‌های موش برای برجسته کردن ناحیه ژنتیکی حامل ژن‌های مسئول حافظه و رفتار استفاده کردند. ژن‌های روی کروموزوم 21 انسان نیز در موش‌ها یافت می‌شوند، اگرچه آنها بر روی سه کروموزوم مختلف موش پراکنده شده‌اند. این شامل کروموزوم 10 موش است.

این تحقیق بر اساس مطالعه قبلی توسط همین تیم است که نواحی کروموزوم 21 را که مسئول مشکلات حافظه و تصمیم گیری در موش‌های نر مدل‌سازی سندرم داون بودند، بررسی کرد. همچنین برای اولین بار منطقه ژنومی را با اضطراب مرتبط می داند.

اضطراب یکی از شایع ترین نگرانی های سلامت روان در افراد مبتلا به سندرم داون است.

در مطالعه جدید، تیم به تأثیر ژن‌های اضافی کروموزوم 10 موش که مشابه ژن‌های روی کروموزوم 21 انسان است، بر اضطراب و حافظه و همچنین موش‌های ماده را برای در نظر گرفتن جنسیت بررسی کردند.

برای انجام این کار، موش هایی که از نظر ژنتیکی برای حمل یک نسخه اضافی از 37 ژن متمایز از کروموزوم 10 موش اصلاح شده بودند، سپس با یک گروه کنترل از موش های معمولی در حال رشد از همان بستر مقایسه شدند.

در طول آزمایش‌های ناوبری، جایی که موش‌ها نیاز به مذاکره با ماز T ساده «چپ-راست» داشتند، هر گروه از نظر حافظه و توانایی تصمیم‌گیری اندازه‌گیری شد.

در طول این آزمایش‌ها، فعالیت الکتریکی در نواحی مغز که برای حافظه و تنظیم هیجانی مهم هستند (هیپوکامپ و قشر پیش پیشانی میانی) نیز با استفاده از اندازه‌گیری به نام پتانسیل میدانی محلی (LFP) کنترل شد.

محققان دریافتند که موش های اصلاح شده ژنتیکی (موش ‘Dp(10)2Yey’) حافظه کوتاه مدت بدتری نسبت به گروه کنترل موش داشتند. آنها همچنین مدارهای مغزی نامنظمی (سیگنال ها) در هیپوکامپ داشتند – ناحیه ای از مغز که برای حافظه بسیار مهم است.

این موضوع برای موش‌های نر و ماده یکسان بود و نشان می‌دهد که جنسیت بر نتیجه تأثیری ندارد.

برای آزمایش رفتار شبه اضطرابی، محققان واکنش موش ها را به قرار گرفتن در یک محیط جدید آزمایش کردند.

نتایج نشان داد که موش‌های اصلاح‌شده ژنتیکی کندتر بودند، کمتر حرکت می‌کردند و زمان بیشتری را در حاشیه محیط جدید سپری می‌کردند، در مقایسه با یک مکان آشنا که نشان‌دهنده رفتار مضطرب بود.

پروفسور الیزابت فیشر (مؤسسه نورولوژی کویین اسکوئر UCL)، نویسنده همکار، گفت: “سندرم داون شایع ترین شکل ناتوانی ذهنی است. این سندرم از داشتن سه نسخه از کروموزوم 21 ناشی می شود و یک اختلال ژنتیکی است که در برخی از موارد ژن‌های روی این کروموزوم باید ویژگی‌های سندرم داون را ایجاد کنند.»

ما می‌خواستیم ویژگی‌های شناخت در سندرم داون را بررسی کنیم تا بفهمیم کدام فرآیندها و ژن‌ها مهم هستند.»

پروفسور متیو واکر (مؤسسه نورولوژی کویین اسکوئر UCL)، افزود: “کروموزوم 21 از صدها ژن تشکیل شده است اما ما فقط با یک موش کار کردیم که 37 مورد از آنها تکرار شده است. با کاهش آن به تعداد بسیار کمی از ژن ها. ما می توانیم نشان دهیم که کدام یک برای مدارهای مغز مهم هستند و چگونه با حافظه و رفتار در سندرم داون ارتباط دارند.”

محققان امیدوارند که این یافته ها در نهایت بتواند به درمانی برای کمک به شناخت در سندرم داون منجر شود.

نویسنده اصلی، دکتر پیشان چانگ (موسسه عصب شناسی UCL Queen Square)، گفت: “در این مطالعه ما دو ناحیه از مغز را که برای عملکرد شناختی مهم هستند بررسی کردیم. در حالی که تحقیقات در حال حاضر روی موش ها انجام می شود، به ما اجازه می دهد تا یک تصویر گام به گام ژن‌ها در این ناحیه و چگونگی تغییر ساختار و عملکرد نورون‌ها.”

“در آینده این می تواند به توسعه یک استراتژی برای تسکین این ویژگی ها کمک کند. زیرا، با دانستن اینکه کدام ژن ها را هدف قرار دهیم، ممکن است بتوانیم راه حل هایی مانند ژن درمانی یا داروها را برای اصلاح عملکرد غیر طبیعی در نظر بگیریم. و در نهایت این ممکن است به افراد مبتلا به سندرم داون برای زندگی مستقل تر.”