Πώς οι αλλαγές στη μεθυλίωση του DNA επηρεάζουν την ανάπτυξη του εγκεφάλου

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Έξετερ έχουν δημιουργήσει έναν λεπτομερή χρονολογικό χάρτη χημικών αλλαγών στο DNA κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης και της γήρανσης του ανθρώπινου εγκεφάλου, παρέχοντας νέες γνώσεις σχετικά με το πώς μπορεί να προκύψουν καταστάσεις όπως ο αυτισμός και η σχιζοφρένεια.

Η ομάδα μελέτησε τις επιγενετικές αλλαγές, δηλαδή τις χημικές ετικέτες στο DNA μας που ελέγχουν πώς ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται τα γονίδια. Αυτές οι αλλαγές είναι κρίσιμες για τη ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων, καθοδηγώντας τα εγκεφαλικά κύτταρα να αναπτυχθούν και να εξειδικευτούν σωστά.

Σημαντικές ανακαλύψεις για τη μεθυλίωση του DNA

Ένας σημαντικός μηχανισμός που εξετάστηκε είναι η μεθυλίωση του DNA, η οποία αναλύθηκε σε σχεδόν 1.000 δωρεές ανθρώπινων εγκεφάλων, καλύπτοντας την περίοδο από έξι εβδομάδες μετά τη σύλληψη έως 108 έτη. Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στον φλοιό, μια περιοχή του εγκεφάλου που εμπλέκεται σε υψηλού επιπέδου λειτουργίες όπως η σκέψη, η μνήμη, η αντίληψη και η συμπεριφορά. Η σωστή ανάπτυξη του φλοιού κατά την πρώιμη ζωή είναι σημαντική για την υποστήριξη της υγιούς λειτουργίας του εγκεφάλου μετά τη γέννηση.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε σήμερα στο περιοδικό Cell Genomics, αποκάλυψε ότι οι αλλαγές στη μεθυλίωση του DNA συμβαίνουν δραματικά πριν από τη γέννηση, αντικατοπτρίζοντας την ενεργοποίηση βασικών βιολογικών οδών που είναι απαραίτητες για την κατασκευή του φλοιού. Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι οι νευρώνες, τα κύρια κύτταρα σήμανσης του εγκεφάλου, αρχίζουν να εμφανίζουν μοναδικά πρότυπα μεθυλίωσης του DNA νωρίς στην ανάπτυξη, διαφορετικά από άλλα εγκεφαλικά κύτταρα.

Σχέση με αυτισμό και σχιζοφρένεια

Σημαντικά, οι γονίδια που σχετίζονται με τον αυτισμό και τη σχιζοφρένεια βρέθηκε να υποβάλλονται σε ιδιαίτερα δυναμικές αλλαγές μεθυλίωσης του DNA κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης του εγκεφάλου. Αυτό υποδηλώνει ότι παίζουν ζωτικό ρόλο κατά την ανάπτυξη του φλοιού του εγκεφάλου και ότι οι διαταραχές σε αυτές τις διαδικασίες θα μπορούσαν να συμβάλλουν σε αυτές τις καταστάσεις.

Μέσω της ανάλυσης του πώς οι χημικές αλλαγές στο DNA διαμορφώνουν τον εγκέφαλο κατά τη διάρκεια της ανθρώπινης ζωής, έχουμε ανακαλύψει σημαντικά στοιχεία σχετικά με το γιατί οι νευροαναπτυξιακές καταστάσεις όπως ο αυτισμός και η σχιζοφρένεια μπορεί να αναπτυχθούν. Τα ευρήματά μας υπογραμμίζουν ότι οι ρίζες τους μπορεί να βρίσκονται πολύ νωρίς στην ανάπτυξη του εγκεφάλου.

Η μελέτη επιβεβαιώνει ότι οι επιγενετικές διαδικασίες είναι απαραίτητες για τη δημιουργία διαφορετικών τύπων εγκεφαλικών κυττάρων και μπορεί να βοηθήσουν στην εξήγηση του πώς και γιατί συμβαίνουν αναπτυξιακές διαφορές. Ο καθηγητής Τζόναθαν Μιλ του Πανεπιστημίου του Έξετερ, ο οποίος διηύθυνε την έρευνα, πρόσθεσε: “Αυτή η εργασία μας δίνει μια πιο καθαρή εικόνα των βιολογικών διαδικασιών που καθοδηγούν την ανάπτυξη του εγκεφάλου και πώς αυτές διαφέρουν μεταξύ των τύπων κυττάρων. Μακροπρόθεσμα, αυτό θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα τους μηχανισμούς που υποκρύπτουν τις νευροαναπτυξιακές καταστάσεις.”