بیماری اوتیسم

علت نامیدن این بیماری به طیف اختلالات اوتیسم فنوتیپ طیف گونه آن و تنوع بسیار زیاد علایم بالینی در بین بیماران مختلف است. همانطور که در تصویر1 مشاهده میکنید طیف برای چندین صفت مختلف از جمله یادگیری، هوش، برقرای ارتباط اجتماعی، سنسور های حسی و...وجود دارد(مثلا ممکن است یک بیمار نسبت به دماهای طبیعی عکس العملی غیر عادی نشان دهد و بیمار دیگر با دست گذاشتن به جسم بسیار داغ هیچ گونه عکس العملی نشان ندهد) هر بیمار برای هر صفت در جایگاه مشخصی از طیف قرار گرفته است و جمع تمامی صفات فنوتیپ فرد را میسازد.همانطور که قابل تصور است پیدا کردن دو فرداوتیسمی غیر خویشاوند با علایم فنوتیپی کاملا یکسان عملا غیر ممکن است. هم چنین قابل ذکر است تعدادی از بیماران دارای توانایی هایبی نظیر ذهنی در به خاطر سپردن اعداد و وقایع هستند که افراد معمولی فاقد چنین توانایی اند به این دسته از افراد باهوش اصطلاحا اسپرگر گفته میشود که از نظر هوش در انتهای طیف قرار گرفته اند و زیر چتر بزرگ اختلالات طیفی اوتیسم هستند.همچنین در صورت تشخیص زود هنگام بیماری با اموزش های لازم به افراد بیمار بهبود علایم به میزان بسیار زیادی مشاهده میگردد.

زمینه ژنتیکی بیماری

میزان تطابق بیش از ۹۰ درصد در مطالعات دو قلوهای تک تخمکی بیانگر زمینه ژنتیکی بیماری است. بر مبنای مطالعات توالی یابی افراد و خانواده های بیمار تاکنون حدود چند صد ژن کاندید معرفی شده اند (تصویر ۲) که با توجه به هتروژنیتی فنوتیپی گسترده بیماری این هتروژنیتی لکوسی قابل تصور است. اگرچه به صورت عجیبی این تعداد ژن شناخته شده تنها پاسخ گوی علت ژنتیکی ۲۰ درصد از بیماران هستند و مبنا و اساس بیماری در اکثر موارد ناشناخته است به همین دلیل طراحی دارو برای بیماری با محدودیت های بسیاری رو برو است.

به طور کلی از نقطه نظر ژنتیکی دو فرم بیماری وجود دارد: فرم سندرومی و فرم غیر سندرومی

 فرم سندرومی: در این فرم فنوتیپ اوتیسم بخشی از فنوتیپ گسترده اختلالات عصبی-تکاملی است از جمله این فرمها میتوان به سندرم ایکس شکننده، سندرم رت، توبروس واسکلروزیس اشاره کرد. در این فرم مبنای ژنتیکی بیماری از قبل شناخته شده است.برای مثال حدود ۱ تا ۳ درصد افراد ایکس شکننده فنوتیپ اوتیسم به عنوان بخشی از بیماری نمایش میدهند.

فرم غیر سندرومی: فنوتیپ غالب در این بیماران اوتیسم است و همراهی با سایر فنوتیپ ها کمتر دیده میشود.مبنای ژنتیکی این مورد کمتر شناخته شده است وشامل (CNV (copy number variation SNP ،حذف ها و مضاعف شدگی ها است.
جهت شناسایی ژن های درگیر در بیماری از مطالعات توالی یابی اگزوم (whole exom sequencing) و توالی یابی کل ژنوم (whole genome sequencing) به صورت تریو(سه تایی شامل پدر مادر و فرزند مبتلا) و به صورت کوارتر( چهارتایی شامل پدر مادر دو فرزند مبتلا) استفاده میشود و با توجه به اختلاف به وجود آمده میتوان تا حدودی ژنهای درگیر را حدس زد.در واقع پس از توالی یابی با استفاده از سایتها و نرم افزار های موجود میتوان ژن هایی که با احتمال بیشتری با بیماری درگیر هستند را یافت (مثلا واریانت هایی که  در مناطقی که حفظ شدگی(conversation ) بالایی دارند یا واریانتها در ژن هایی که در سیستم عصبی بیان میگردند احتمال بالاتری برای همراهی با بیماری دارند) دراکثر موارد پدر و مادر سالم دارای یک یا چند فرزند بیمار هستند که این موارد میتواند به دلیل:

1.  موزاییسم گنادی یکی از والدین برای ژنی باشد که در رخداد بیماری مهم است در واقع یک یا هر دوی والدین دارای جهش در ژن تنها در رده سلو لهای جنسی خود می باشند.

2.  با توجه به هتروژنیتی بالای بیماری گاهی یک جهش به تنهایی باعث بیماری نمیگردد و تنها در صورتی که با جهشهای دیگری همراهی داشته باشد منجر به بیماری میشود با توجه به این حالت ممکن است پدر یا مادر دارای جهشی باشند که خود به تنهایی بیماری ایجاد نکند و این جهش را به فرزندان نیز منتقل کنند، رخ  داد جهش denevo در یکی از گامتها یا سلول تخم و همراهی دوجهش با یکدیگر باعث بروز علایم اوتیسمی درفرزندان گردد و یا اینکه همراهی جهش های خنثی مادری و پدری با یکدیگر در فرزند بروزعلایم را باعث گردد.ژنهای درگیر فراوان در بیماری احتمال رخ داد یک جهش جدید در ژن های کاندید را افزایش داده و در نتیجه اکنون شاهد بروز بالای بیماری در جمعیت هستیم.

 

درمان بیماری بر مبنای مسیرهای مولکولی

همانطور که گفته شد تنوع بسیار زیادی در بین ژن های درگیر در بیماری اوتیسم وجود دارد از این رو یافتن دارو یرای تک ژن های موتانت کاری مشکل و غیرممکن به نظر میرسد از این رو برای حل این مشکل دانشمندان شروع به طبقه بندی بیماری برمبنای مسبرهای مولکولی مختل شده به جای ژن های موتانت کرده اند. اینتراکشن پروتین ها با یکدیگر و پروتئین های مشترک درگیر در یک مسیر اولین قدم در پیدا کردن مسیرهایی است که در بیماری اختلال پیدا کرده است دومین گام بررسی عملکرد تغییریافته مسیر در بیماری و گام سوم طراحی دارو برای بازگشت عملکرد مسیر به حالت اولیه آن و درمان بیماری توسط آن است.برای مثال همانطور که در تصویر ۳ نمایش داده شده است ژن های PTEN NF1 TSC1 TSC2 از قبل جز ژن های کاندید برای بیماری اوتیسم بوده اند که با استفاده از نرم افزار نشان داده شده که همگی در مسیر مشترک فعالیت میکنند.این نتایج نشاندهنده مسیر درگیر در بیماری اوتیسم است در واقع مسیر mTORpathway است که در بیماری عملکردش افزایش یافته است. پیدا کردن مسیر درگیر در بیماری اطلاعات بسیاری را در اختیار ما قرار میدهد ابتدا اینکه سایر ژن های احتمالی درگیر در بیماری میتوانند تشخیص داده شوند. اختلال در سایر ژن های درگیر در مسیر میتواند بیماری را ایجاد کند و با این روش تعداد بسیار زیادی ژن به عنوان کاندید معرفی میگردد و با استفاده از یافتن مسیرهای درگیر؛ پروسه طراحی دارو به صورت هدفمند صورت گرفته و داروی موردنظر برای تمام  بیماران دارای جهش در ژنای درگیر در آن مسیر تجویز میگردد.با استفاد از این روش تعداد نامحدود ژن به تعداد محدود مسیرهای مولکولی تبدیل میگردد.

یافتن مسیر مختل شده مرتبط با موتانت خاص یکی از ژن های موتانت که در ۰.۵ تا ۱ در صد بیماران دیده میشود جهش در ژن shank3 است. این ژن مسئول کد کردن پروتینی است که رابط بین پروتین های غشایی و اسکلت داخل سلولی است در واقع نوعی پروتین  داربستی است ( scaffold protein) که با پروتینهای زیادی اینترکشن برقرار میکند. جهت یافتن مسیر مولکولی مختل شده دربیماران با این جهش و درنتیجه یافتن درمان مناسب آزمایش زیر بر روی موش انجام شده است:
ابتدا موشهایی که دارای جهش در ژن shank3 هستند طراحی شدند و انالیز فسفوپروتیوم ( phosphoproteome ) بر روی نورونهای مغزی آنها صورت گرفت در واقع هدف ازمایش مقایسه میزان فسفریلاسیون پروتئینهای سیتوپلاسمی نورون های نرمال ونورو نهای فاقد shank3 و پیدا کردن پروتینهای هیپوفسفریله و پروتیینهای هایپرفسفریله جهت بافتن مسیر درگیر بود.
در این آزمایش دو نوع از تغییرات یافت شد ابتدا مشاهده شد میزان فسفریلاسیون سوبستراهای مسیر akt/PKB و همچنین فسفریلاسیون جایگاه فعال AKT که جهت فعالسازی آن ضروری است کاهش یافته ومیزان فسفریلاسیون جایگاه نظیمی فسفاتازPP2A افزایش یافته است. فسفاتاز PP2A پروتینی است که باعث دفسفریلاسیون AKT شده و در نتیجه فعالیت ان را کاهش میدهد بنابراین افزایش فسفریلاسیون این پروتین باعث افزایش فعال سازی آن و در نتیجه غیرفعالسازی مسیر AKT pathway میگردد.
نتیجه به این صورت حاصل شد که جهشshank3 باعث غیرفعال سازی مسیر akt میگردد که در نتیجه برای برگشت فنوتیپ بازفعالسازی akt یا غیرفعال سازی PP2A ضروری است.غیرفعال سازی PP2A میتواند از طریق غیرفعال سازی کیناز فعال کننده آن یعنی CLK2 صورت بگیرد.(تصویر ۴) به اینصورت میتوان با برگردان مسیر به حالت اولیه و طبیعی خود فنوتیپ بیماری را نیز بازگرداند.