การศึกษาเครือข่ายควบคุมยีนโดยภาวะเหนือพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับโรคออทิซึมสเปกตรัมด้วยการวิเคราะห์ระดับเมธิเลชันของรีโทรทรานสโพซอนไลน์วัน

Abstract

ออทิซึมสเปกตรัมเป็นความผิดปกติที่เกี่ยวกับการพัฒนาของระบบประสาทและสมองที่มีความชุก 1 ใน 68 คนของเด็กในสหรัฐอเมริกา โดยจะมีระดับความรุนแรงและอาการแสดงทางคลินิกแตกต่างกันออกไปในแต่ละบุคคล ออทิซึมสเปกตรัมจัดเป็นโรคที่ไม่ทราบสาเหตุการเกิดที่แน่ชัด แต่เป็นที่เชื่อกันว่าสาเหตุของการเกิดโรคนั้นอาศัยปัจจัยร่วมหลายปัจจัย ได้แก่ ทั้งปัจจัยทางพันธุกรรมและปัจจัยทางสิ่งแวดล้อม การวินิจฉัยออทิซึมสเปกตรัมในปัจจุบัน ใช้วิธีอิงจากการสังเกตพฤติกรรมผู้ป่วย วินิจฉัยโรคและความรุนแรงตามลักษณะอาการทางคลินิกเท่านั้น ยังไม่มีสารบ่งชี้ทางห้องปฏิบัติการทางการแพทย์ที่สามารถใช้ในการวินิจฉัย หรือติดตามความรุนแรงของโรคอย่างจำเพาะ โดยผลการศึกษาก่อนหน้านี้ แสดงให้เห็นว่าผู้ป่วยโรคออทิซึมสเปกตรัมมีความผิดปกติในระดับอณูชีวโมเลกุลมากมายทั้งในสมองและเลือด ซึ่งมีหลายประการที่สอดคล้องกับพยาธิสภาพระดับชีวโมเลกุลที่เกิดขึ้นในสมอง อย่างไรก็ตาม ยังไม่มียีนหรือโปรตีนชนิดใดที่สามารถใช้ในการอธิบายโรคออทิซึมสเปกตรัมได้ทั้งหมดในปัจจุบัน แสดงให้เห็นว่าอาจมีกลไกอื่น ๆ ที่สามารถทำให้เกิดพยาธิสภาพได้ ยิ่งไปกว่านั้น แม้โรคออทิซึมสเปกตรัมจะเป็นโรคที่มีอัตราการถ่ายทอดทางพันธุกรรมสูง แต่มีฝาแฝดร่วมไข่จำนวนไม่น้อยที่คนหนึ่งเป็นโรคแต่อีกคนไม่เป็น หรือมีระดับความรุนแรงของโรคไม่เท่ากัน เนื่องจากฝาแฝดร่วมไข่มีลำดับเบสของดีเอ็นเอที่เหมือนกันทุกประการเมื่อแรกเกิด แสดงให้เห็นว่า กลไกเหนือพันธุกรรมหรือเอพิเจเนติกส์อาจเป็นสาเหตุหรือมีความเกี่ยวข้องกับการเกิดโรคออทิซึมสเปกตรัม รีโทรทรานสโพซอนไลน์วัน (retrotransposon LINE-1) เป็นส่วนของจีโนมที่สามารถเคลื่อนที่ได้ และมีอยู่ถึงประมาณร้อยละ 20 และในจีโนมมนุษย์ อย่างไรก็ตามบทบาทของ LINE-1 ในผู้ที่เป็นออทิซึมสเปกตรัมยังคงไม่ทราบแน่ชัด แต่มีรายงานว่าพบการควบคุมที่ผิดปกติของ LINE-1 ในสมองของหนูที่ขาด MECP2 และมีพฤติกรรมคล้ายออทิซึมสเปกตรัม ดังนั้นคณะผู้วิจัยจึงทำการวิเคราะห์ระดับเมธิเลชันของ LINE-1 เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงระดับเมธิเลชันของ LINE-1 ในเซลล์ของผู้ที่เป็นออทิซึมสเปกตรัม และผลต่อการแสดงออกของยีน รวมไปถึงบทบาทหน้าที่ทางชีวภาพของยีนนั้น ๆ โดยทำการศึกษาในเซลล์ไลน์เม็ดเลือดขาว (lymphoblastoid cell lines; LCLs) ของผู้ที่เป็นออทิซึมสเปกตรัมและคนปกติ นอกจากนี้ยังได้ทำการวิเคราะห์ทางชีวสารสนเทศศาสตร์ร่วมด้วย โดยได้ทำการวิเคราะห์ร่วมระหว่างรายชื่อยีนที่มี LINE-1 แทรกตัวอยู่และมีการแสดงออกที่ผิดปกติในผู้ที่เป็นโรคออทิซึมสเปกตรัม และได้คัดเลือกรายชื่อยีนมาทำการศึกษาบาทหน้าที่ทางชีวภาพ และความสัมพันธ์ของเครือข่ายการควบคุมยีนของยีนเหล่านั้นด้วยโปรแกรม Ingenuity Pathway Analysis (IPA) ซึ่งพบว่ายีนเหล่านั้นอาจจะมีความสัมพันธ์กับโรคทางระบบประสาทและสมอง ในส่วนของการวิเคราะห์ระดับเมธิเลชันของ LINE-1 ในดีเอ็นเอซึ่งสกัดมาจาก LCLs ของผู้ที่เป็นโรคออทิซึมสเปกตรัมและคนปกติ และดำเนินการโดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ Combined Bisulfite Restriction Analysis (COBRA) ซึ่งพบว่าใน LCLs ของกลุ่มตัวอย่างที่เป็นออทิซึมสเปกตรัมมีระดับเมธิเลชันของ LINE-1 ที่เปลี่ยนแปลงไปเมื่อเทียบกับคนปกติ และเมื่อทำการวิเคราะห์ระดับเมธิเลชันของ LINE-1 ในแต่ละกลุ่มของ LCLs ที่เป็นออทิซึมสเปกตรัม ซึ่งถูกจัดแบ่งกลุ่มตามหลักเกณฑ์ของ ADI-R เนื่องจากออทิซึมสเปกตรัมเป็นโรคที่มีลักษณะอาการและความรุนแรงที่หลากหลายมาก คณะผู้วิจัยพบว่าแต่ละกลุ่มมีรูปแบบการเปลี่ยนแปลงของระดับเมธิเลชันของ LINE-1 ที่จำเพาะ และในบางกลุ่มไม่พบการเปลี่ยนแปลงของระดับเมธิเลชันของ LINE-1 นอกจากนี้ยังพบว่าการเมธิเลชันของ LINE-1 มีความสัมพันธ์กับการแสดงออกของ LINE-1, C1orf27 และ ARMC8 โดยการวิเคราะห์ด้วย quantitative RT-PCR การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าในผู้ที่เป็นออทิซึมสเปกตรัมบางกลุ่ม มีกลไกการควบคุมการเมธิเลชันของ LINE-1 ที่ผิดปกติ และอาจไปรบกวนการแสดงออกของ LINE-1 และเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนที่มี LINE-1 แทรกตัวอยู่ ซึ่งอาจมีความสัมพันธ์กับสาเหตุของการเกิดโรคและความผิดปกติในออทิซึมสเปกตรัม ดังนั้นการศึกษานี้จึงทำให้มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับการเมธิเลชันของ LINE-1 ต่อกลไกการเกิดโรคหรือต่อความเสี่ยงในการเกิดออทิซึมสเปกตรัมได้ดีมากขึ้น แต่อย่างไรก็ตามควรมีการศึกษาบทบาทความสำคัญของ LINE-1 ในผู้ที่เป็นออทิซึมสเปกตรัมเพิ่มเติมต่อไปในอนาคต