Παρά τις προηγμένες τεχνολογίες αλληλούχισης του DNA, οι υποκείμενες γενετικές αιτίες πολλών σπάνιων κινητικών διαταραχών παρέμεναν μέχρι σήμερα άγνωστες. Ερευνητές στη Γερμανία κατάφεραν να λύσουν ένα σημαντικό κομμάτι αυτού του παζλ, αναλύοντας τα δεδομένα 2.811 ασθενών που πάσχουν από αταξία, κληρονομική σπαστική παραπληγία και δυστονία.
Η επιστημονική ομάδα εντόπισε επιβλαβείς μεταλλάξεις σε ένα γονίδιο με την ονομασία CD99L2, αποδεικνύοντας ότι αποτελούν την αιτία της φυλοσύνδετης (X-linked) σπαστικής αταξίας. Η ανακάλυψη αυτή, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, ρίχνει φως σε μια ανεπίλυτη μέχρι πρότινος νευρολογική διαταραχή και προσφέρει νέες γνώσεις για τον τρόπο με τον οποίο αναπτύσσονται ορισμένες νευροεκφυλιστικές ασθένειες.
Από το ανοσοποιητικό σύστημα στον εγκέφαλο
Πριν από τη συγκεκριμένη μελέτη, το γονίδιο CD99L2 ήταν γνωστό στην επιστημονική κοινότητα αποκλειστικά για τον ρόλο του στο ανοσοποιητικό σύστημα. Δεν είχε τεκμηριωθεί καμία απολύτως λειτουργία του στο κεντρικό νευρικό σύστημα.
Συνδυάζοντας τη γενετική ανάλυση σε επίπεδο γονιδιώματος με εργαστηριακά πειράματα σε κυτταρικές καλλιέργειες, οι ερευνητές έδειξαν ότι το CD99L2 είναι απαραίτητο για τις οδούς επικοινωνίας μεταξύ των νευρικών κυττάρων, διαδραματίζοντας κρίσιμο ρόλο στη διατήρηση της σωστής νευρωνικής σηματοδότησης.
Ο μηχανισμός της κυτταρικής βλάβης
Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο الرουρ του Μπόχουμ (Ruhr University Bochum) ανακάλυψαν πώς ακριβώς επηρεάζει το γονίδιο τη λειτουργία των εγκεφαλικών κυττάρων:
- Ο ρόλος της πρωτεΐνης: Η πρωτεΐνη που κωδικοποιείται από το γονίδιο CD99L2 λειτουργεί ως συνεργάτης ενεργοποίησης για την CAPN1, μια πρωτεάση εξαρτώμενη από το ασβέστιο, η οποία είναι ήδη γνωστό ότι εμπλέκεται στην αταξία και τη σπαστική παραπληγία.
- Η επίδραση των μεταλλάξεων: Οι μεταλλάξεις που προκαλούν τη νόσο διαταράσσουν την παραγωγή της πρωτεΐνης CD99L2 μέσα στο κύτταρο και εμποδίζουν την αλληλεπίδρασή της με την CAPN1.
- Συναπτικές διαταραχές: Στα κύτταρα των ασθενών παρατηρήθηκαν συγκεκριμένες δυσλειτουργίες στις συναπτικές διαδικασίες. Η μειωμένη ενεργοποίηση της CAPN1 οδηγεί σε απορρύθμιση των νευρωνικών μονοπατιών, γεγονός που εξηγεί επαρκώς τα κινητικά συμπτώματα των ασθενών.
«Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η γενετική διάγνωση και η λειτουργική νευροεπιστήμη δεν είναι αμοιβαία αποκλειόμενοι τομείς», εξηγεί ο Dr. Jonasz Weber.
«Μόνο όταν αυτοί οι δύο κλάδοι συνεργάζονται στενά μπορεί να εξαχθεί ένας αξιόπιστος μηχανισμός ασθένειας από μια γενετική μετάλλαξη».
Τι είναι η σπαστική αταξία;
Η σπαστική αταξία ανήκει σε μια ομάδα σπάνιων νευροεκφυλιστικών διαταραχών. Τα κύρια χαρακτηριστικά της περιλαμβάνουν:
- Αταξία: Προβλήματα στον συντονισμό των κινήσεων και την ισορροπία.
- Σπαστική παράλυση: Έντονη δυσκαμψία και ακούσιες συσπάσεις των μυών.
Τα συμπτώματα αυτά είναι το αποτέλεσμα βλάβης που εντοπίζεται στην παρεγκεφαλίδα και στις κινητικές οδούς του κεντρικού νευρικού συστήματος. Η ηλικία έναρξης των συμπτωμάτων καθώς και ο ρυθμός εξέλιξης της νόσου παρουσιάζουν μεγάλες διακυμάνσεις ανάλογα με τη συγκεκριμένη γενετική αιτία.
Η σημασία της ανακάλυψης
Η μεγάλης κλίμακας γενετική ανάλυση του δείγματος των ασθενών πραγματοποιήθηκε στο Τύμπινγκεν υπό την επίβλεψη του Dr. Tobias Haack, ενώ οι λειτουργικές μελέτες του γονιδίου καθοδηγήθηκαν από τον Dr. Jonasz Weber στο Τμήμα Ανθρώπινης Γενετικής του Πανεπιστημίου του Μπόχουμ.
Η ταυτοποίηση του CD99L2 ως νέου γονιδίου που σχετίζεται με τη νόσο αναμένεται να βελτιώσει σημαντικά τη γενετική διάγνωση για τους ανθρώπους που υποφέρουν από σπάνιες κινητικές διαταραχές. Παράλληλα, προσφέρει στους επιστήμονες πολύτιμα νέα δεδομένα για τις θεμελιώδεις βιολογικές διεργασίες που οδηγούν στον νευροεκφυλισμό, ανοίγοντας τον δρόμο για τη μελλοντική ανάπτυξη στοχευμένων θεραπειών.