Το γονίδιο SCN2A κωδικοποιεί οδηγίες για την παραγωγή ιοντικών διαύλων (καναλιών) νατρίου, διαμεμβρανικών πρωτεϊνών με σημαίνοντα ρόλο στην παραγωγή και μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων από τα κύτταρα, οι οποίες διατρέχουν τις εγκεφαλικές δομές, συμπεριλαμβανομένης της υπεύθυνης για τον συντονισμό των κινήσεων παρεγκεφαλίδας.
Οι διαγραφές ή μεταλλάξεις στο SCN2A, που εμποδίζουν τη μεταφορά ιόντων νατρίου, έχουν συνδεθεί αιτιωδώς με την επιληψία πρώιμης έναρξης, διαταραχές αυτιστικού φάσματος, νευρολογικά προβλήματα όπως κινητικές διαταραχές και δυστονία καθώς αναπτυξιακή καθυστέρηση.
Σε προηγούμενα πειράματα του Δρ Bender και ομοτίμων του, τα οποία είχαν βασιστεί στην επίδραση του αυτισμού στην επικοινωνία και τις κοινωνικές δεξιότητες, είχαν διερευνηθεί οι επιπτώσεις από το γονίδιο SCN2A στον μετωπιαίο λοβό του εγκεφάλου -υπεύθυνο για τη συμπεριφορά, την κίνηση και ομιλία μεταξύ άλλων- σε ποντίκια που έφεραν μετάλλαξή του, χωρίς όμως να διαπιστώνονται αξιοσημείωτες διαφορές στη συμπεριφορά.
Έτσι, ο πρώτος συγγραφέας της τελευταίας μελέτης, Chenyu Wang, μεταπτυχιακός φοιτητής στο εργαστήριο του Δρ Bender, αποφάσισε να εξετάσει τι προκαλεί η παραλλαγή του γονιδίου SCN2A στην παρεγκεφαλίδα των ποντικιών με τη βοήθεια του εξειδικευμένου στην εν λόγω εγκεφαλική περιοχή, Guy Bouvier, Ph.D., ο οποίος εξασφάλισε και τον αναγκαίο εξοπλισμό για τη δοκιμασία.
Το αντανακλαστικό VOR
Μπορούμε να παρατηρήσουμε, στρέφοντας το κεφάλι μας προς κάποια κατεύθυνση, ότι τα μάτια μας θα παραμείνουν περίπου κεντραρισμένα. Αυτό είναι το λεγόμενο αντανακλαστικό VOR, που στα ποντίκια με την παραλλαγή SCN2A παρατηρήθηκε υπερευαίσθητο. Όταν αυτά τα ποντίκια περιστρέφονταν προς μια κατεύθυνση, τα μάτια τους αντιστάθμιζαν τέλεια, γυρνώντας προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Υπήρξε όμως και η άλλη πλευρά. Φυσιολογικά, τα νευρωνικά κυκλώματα στην παρεγκεφαλίδα βοηθούν το αντανακλαστικό να προσαρμόζεται και έτσι, σε περίπτωση που κινείται το κεφάλι και ταυτόχρονα πρέπει να παρακολουθεί ένα κινούμενο αντικείμενο, τα μάτια να μπορούν να ακολουθούν τις κινήσεις. Στα ποντίκια με το γονίδιο SCN2A τα κυκλώματα αυτά ήταν μπλοκαρισμένα και το αντανακλαστικό VOR «κλείδωνε».
Επιτυχής επανάληψη και σε παιδιά
Για να ελέγξουν αν τα αποτελέσματα επαναλαμβάνονται στους ανθρώπους, οι Wang και Bender απευθύνθηκαν στο Ίδρυμα FamilieSCN2A (FamilieSCN2A Foundation), τη σημαντικότερη κοινότητα υποστήριξης για άτομα και οικογένειες αυτισμό και επιληψία σχετιζόμενα με τον γονίδιο SCN2A στις ΗΠΑ, εξασφαλίζοντας τη συμμετοχή πέντε παιδιών με αυτισμό και έντεκα από τα μη αυτοστικά (νευροτυπικά) αδέλφια τους.
Οι δύο ερευνητές, τοποθέτησαν στα παιδιά ένα κράνος με ενσωματωμένη κάμερα για την παρακολούθηση των ματιών, και κάθισαν τα παιδιά σε μια καρέκλα γραφείου που περιέστρεφαν εναλλάξ προς τα αριστερά και δεξιά, πάνω στον ρυθμό ενός μετρονόμου. Το αντανακλαστικό VOR ήταν υπερευαίσθητο στα παιδιά με αυτισμό, αλλά όχι στα αδέρφια τους.
Οι επιστήμονες μπορούσαν να ξεχωρίσουν τα παιδιά με αυτισμό μετρώντας απλώς πόσο κινούνταν τα μάτια τους ως απόκριση στην περιστροφή του κεφαλιού τους.
Θεραπεία με «γενετικό ψαλίδι»
Η ερευνητική ομάδα δοκίμασε να αποκαταστήσει το φυσιολογικό αντανακλαστικό VOR αξιοποιώντας την τεχνολογία CRISPR –γνωστή ως «γενετικό ψαλίδι»– διορθώνοντας την έκφραση του γονιδίου SCN2A στην παρεγκεφαλίδα.
Το πείραμα διενεργήθηκε αρχικά σε ποντίκια με SCN2A ηλικίας 30 ημερών -ισοδύναμη της όψιμης εφηβείας στους ανθρώπους- και έδειξε μικρότερη ακαμψία του αντανακλαστικού VOR, χωρίς όμως να χάνει την υψηλή του ευαισθησία στο ερέθισμα από τα κινούμενα σώματα. Στα ποντίκια ηλικίας τριών ημερών εντούτοις -αντίστοιχη της πρώιμης παιδικής ηλικίας στον άνθρωπο- τα οφθαλμικά τους αντανακλαστικά ήταν απολύτως φυσιολογικά.
«Αυτά τα πρώτα αποτελέσματα, με χρήση του αντανακλαστικού ως εργαλείου προσέγγισης του αυτισμού, ανοίγουν μια χαραμάδα για μελλοντικές θεραπείες για επαναφορά του αναπτυσσόμενου εγκεφάλου στη σωστή τροχιά» δήλωσε ο Wang, διευκρινίζοντας ότι είναι πολύ νωρίς για συζητήσεις περί άμεσης εφαρμογής της μεθόδου για θεραπεία του αυτισμού. Εν αντιθέσει, το τεστ οφθαλμικών αντανακλαστικών μπορεί να γίνει μια ταχεία μέθοδος διάγνωσης του αυτισμού σε παιδιά.
