Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, возможно, открыли новый способ проверки на аутизм, измеряя, как двигаются глаза детей, когда они поворачивают голову. Они обнаружили, что дети, несущие вариант гена, связанный с тяжелым аутизмом, сверхчувствительны к этому движению.
Ген SCN2A создает ионный канал, который расположен по всему мозгу, включая область, которая координирует движение, называемую мозжечком. Ионные каналы пропускают электрические заряды внутрь и наружу клеток и имеют основополагающее значение для их функционирования. Несколько вариантов этого гена также связаны с тяжелой эпилепсией и умственной отсталостью.
Исследователи обнаружили, что у детей с этими вариантами имеется необычная форма рефлекса , стабилизирующего взгляд при движении головы, называемая вестибулоокулярным рефлексом (ВОР). У детей с аутизмом это, кажется, зашкаливает, и это можно измерить с помощью простого устройства слежения за взглядом.
Это открытие может помочь в продвижении исследований аутизма, от которого страдает каждый 36-й ребенок в Соединенных Штатах. И это могло бы помочь диагностировать детей раньше и быстрее с помощью метода, который требует от них лишь надеть шлем и сесть в кресло.
«Мы можем измерить это у детей с аутизмом, которые невербальны или не могут или не хотят следовать инструкциям», — сказал Кевин Бендер, доктор философии, профессор Института нейронаук Вейля UCSF и со-старший автор исследования, которое появится 26 февраля в журнале Neuron . «Это может изменить правила игры как в клинике, так и в лаборатории».
Явный признак аутизма — глазной рефлекс
Из сотен генных мутаций, связанных с аутизмом, варианты гена SCN2A являются одними из наиболее распространенных.
Поскольку аутизм влияет на социальное общение, эксперты по ионным каналам, такие как Бендер, сосредоточили внимание на лобной доле мозга, которая управляет речью и социальными навыками людей. Но у мышей с ассоциированным с аутизмом вариантом гена SCN2A не наблюдалось заметных поведенческих различий, связанных с этой областью мозга.
Чэнью Ван, аспирант UCSF из лаборатории Бендера и первый автор исследования, решил посмотреть, что вариант SCN2A делает в мозжечке мыши. Ги Бувье, доктор философии, эксперт по мозжечку из Калифорнийского университета в Сан-Франциско и соавтор статьи, уже располагал оборудованием, необходимым для тестирования поведения, на которое влияет мозжечок, например, VOR.
ВОР легко спровоцировать. Покачайте головой, и ваши глаза останутся примерно по центру. Однако у мышей с вариантом SCN2A исследователи обнаружили, что этот рефлекс необычайно чувствителен. Когда этих мышей поворачивали в одном направлении, их глаза прекрасно компенсировали это, вращаясь в противоположном направлении.
Но эта повышенная чувствительность стоила дорого. Обычно нейронные цепи в мозжечке могут при необходимости усовершенствовать рефлекс, например, чтобы позволить глазам сфокусироваться на движущемся объекте, пока голова также движется. Однако у мышей SCN2A эти цепи застряли, что сделало рефлекс жестким.
Результат мыши почти идеально переносится на детей с аутизмом
Ван и Бендер обнаружили нечто редкое: поведение, возникшее в результате варианта гена SCN2A, который легко измерить на мышах. Но сработает ли это на людях?
Они решили проверить это с помощью камеры слежения за глазами, установленной на шлеме. Это был «выстрел в темноте», сказал Ван, учитывая, что оба ученых никогда не проводили исследований на людях.
Бендер попросил принять участие несколько семей из FamilieSCN2A Foundation, крупнейшей группы по защите прав семей детей с вариантами SCN2A в США. Добровольцами выступили пятеро детей с аутизмом SCN2A и одиннадцать их нейротипичных братьев и сестер.
Ван и Бендер по очереди вращали детей влево и вправо в офисном кресле в такт метронома. VOR был сверхчувствительным у детей с аутизмом, но не у их нейротипичных братьев и сестер.
Ученые могли определить, у каких детей аутизм, просто измерив, насколько сильно двигались их глаза в ответ на поворот головы.
CRISPR-лекарство на мышах
Ученые также хотели посмотреть, смогут ли они восстановить нормальный глазной рефлекс у мышей с помощью технологии на основе CRISPR, которая восстанавливает экспрессию гена SCN2A в мозжечке.
Когда они лечили 30-дневных мышей SCN2A (что соответствует позднему подростковому возрасту у людей), их VOR стал менее жестким, но все еще оставался необычно чувствительным к движениям тела. Но когда они лечили трехдневных мышей SCN2A ( у людей это ранний детский возраст ), их глазные рефлексы были совершенно нормальными.
«Эти первые результаты, использующие этот рефлекс в качестве показателя аутизма, указывают на раннее окно для будущих методов лечения, которые вернут развивающийся мозг в нужное русло», — сказал Ванг.
Пока слишком рано говорить о том, можно ли когда-нибудь использовать такой подход для непосредственного лечения аутизма. Но тест глазного рефлекса сам по себе может открыть путь к более целесообразной диагностике аутизма у современных детей, спасая семьи от долгих диагностических одиссей.
«Если этот вид оценки сработает в наших руках, с детьми с глубоким невербальным аутизмом , действительно есть надежда, что он сможет получить более широкое распространение», — сказал Бендер.