Naukowcy odkryli 51 mutacji w mitochondrialnym DNA, które mogą mieć związek z amyotroficzną boczną sklerozą (ALS), nieuleczalną chorobą neurodegeneracyjną prowadzącą do zaniku mięśni i paraliżu. W badaniu, którego wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Muscle & Nerve, stwierdzono, że 13 z tych mutacji zwiększa ryzyko zachorowania na ALS, podczas gdy 38 działa ochronnie. Wyniki sugerują, że te zmiany genetyczne mogą być istotne w przyszłych testach diagnostycznych oraz badaniach dotyczących ALS.
Mitochondrialne DNA a ALS
Mitochondria, organelle odpowiedzialne za produkcję energii w komórkach, posiadają własne DNA (mtDNA), które jest dziedziczone wyłącznie od matki. Mutacje w mtDNA mogą powodować różne choroby, z których większość dotyczy procesów neuromięśniowych. W tym kontekście, odkrycie związku między mutacjami mtDNA a ALS jest istotnym krokiem naprzód w zrozumieniu tej choroby.
Zespół naukowców przeanalizował 1,965 genomów pacjentów z ALS oraz 2,547 genomów osób zdrowych, które posłużyły jako grupa kontrolna. Dane dotyczące genomów pacjentów z ALS pochodziły z Konsorcjum ALS Centrum Genomowego Nowego Jorku – międzynarodowej sieci klinicystów, naukowców, genetyków i biologów obliczeniowych, którzy badają ALS za pomocą sekwencjonowania całych genomów oraz funkcjonalnej genomiki.
Profesor Marcelo Briones, główny autor artykułu i specjalista w dziedzinie genomiki oraz biologii molekularnej, podkreślił innowacyjność badania. „To pierwsze badanie, które powiązało mutacje w genomie mitochondrialnym z ALS. Przeprowadziliśmy analizę opartą na podejściu ilościowym, co było wyzwaniem, ponieważ trudno jest uzyskać dużą próbkę pacjentów z ALS” – wyjaśnił Briones.
Znaczenie mutacji mitochondrialnych
Warto zaznaczyć, że badacze nie sugerują bezpośredniego związku przyczynowego między mutacjami a ALS, lecz wskazują, że te zmiany genetyczne są powiązane z chorobą i mogą stanowić istotny składnik przyszłych paneli diagnostycznych. „Te mutacje mogą być przydatne w przyszłych badaniach nad terapią genową” – dodał James Broach, współautor badania z Penn State College of Medicine.
Badanie to dodatkowo podkreśla unikalny charakter mitochondrialnego DNA. W przeciwieństwie do DNA jądrowego, które dziedziczymy od obojga rodziców, mtDNA pochodzi tylko od matki. Uważa się, że czynniki genetyczne odpowiadają za większość przypadków ALS, chociaż tylko 10% z nich wynika bezpośrednio z defektu genetycznego. W rezultacie neurony pacjentów z ALS stopniowo degenerują się lub obumierają, przestając przesyłać sygnały do mięśni.
Badania genetyczne nad ALS
W badaniach zastosowano metodę GWAS (genome-wide association study), która pozwala na identyfikację niewielkich zmian genetycznych, zwanych wariantami pojedynczego nukleotydu (SNV). Porównując częstotliwość występowania SNV, naukowcy byli w stanie zidentyfikować warianty genetyczne bardziej powszechne wśród pacjentów z ALS, co sugeruje ich potencjalne powiązanie z chorobą.
Spośród 51 mutacji, 13 było związanych ze zwiększonym ryzykiem ALS, a pozostałe 38 miało działanie ochronne. Wszystkie wykryte SNV miały p-wartości mniejsze niż 0.0000001, co wskazuje na wysoką istotność statystyczną wyników.
Potencjał przyszłych badań
P-wartości, używane w badaniach biologicznych, określają prawdopodobieństwo uzyskania wyników losowych. W biologii p-wartości mniejsze niż 0.05 są uznawane za istotne, co sugeruje, że wyniki omawianego badania mają silne podstawy statystyczne. Kliniczne znaczenie tych odkryć może być szczególnie ważne w przypadkach ALS, w których standardowe dziedziczenie Mendla nie zawsze jest obserwowane, a dziedziczenie pozajądrowe, w tym mutacje w mtDNA, odgrywają kluczową rolę.
Badanie to oferuje nową nadzieję w zakresie badań nad terapiami genowymi dla ALS, otwierając drzwi do dalszych badań nad potencjalnymi celami terapeutycznymi. Jak zauważył Fernando Antoneli, współautor artykułu: „Podchodzimy do tego badania jak do panelu kandydatów – punktu wyjścia dla wszystkich, którzy chcą dalej badać cele terapeutyczne w ALS.”
W planach brazylijskich naukowców jest dalsza analiza dostępnych danych przy użyciu sztucznej inteligencji oraz sekwencjonowanie próbek od grupy pacjentów z Brazylii, aby porównać wyniki z 51 mutacjami wykrytymi w badaniu. To ambitne podejście może przynieść znaczące postępy w zrozumieniu i leczeniu ALS.
Badania te nie tylko dostarczają nowej wiedzy na temat genetycznego podłoża ALS, ale również pokazują, jak interdyscyplinarne zespoły naukowców z różnych krajów mogą przyczynić się do przełomowych odkryć w dziedzinie medycyny.
