Koristeći vještačku inteligenciju i podatke dobijene iz sićušnih mozgova uzgojenih u laboratoriji, istraživači su mapirali načine na koje određene genetske mutacije povezane s autizmom mogu da promijene veze u mozgu i dovedu do razvoja ovog poremećaja.

Molekularna mapa, objavljena u četvrtak u časopisu Science, mogla bi da pomogne u razvoju ciljanijih terapija za autizam.

„Potreban vam je ovaj uvid da biste na kraju razvili ljekove, a mi smo sada napravili mapu koja u suštini daje molekularnu osnovu autizma i pokazuje nam mnoštvo različitih pravaca za budući razvoj ljekova“, rekao je autor studije, dr Nevan Krogan, profesor na Univerzitetu Kalifornija u San Francisku (UCSF) i viši istraživač u neprofitnom institutu Gladstone.

„Nada je da ćemo jednog dana moći da se osvrnemo i kažemo: ‘Aha, ova mapa je dovela do X, Y i Z i zato sada imamo prvi pravi tretman za autizam.’ To je vizija i vjerujem da će se ona u jednom trenutku u budućnosti ostvariti“, rekao je Krogan.

Već decenijama razvoj efikasnih terapija za autizam predstavlja veliki naučni izazov.

Budući da je više od 250 gena povezano sa poremećajem iz spektra autizma, pronalaženje terapije koja bi djelovala na genetske uzroke poremećaja bilo bi poput traženja jednog ključa za stotine različitih brava.

Međutim, nova studija pokazuje kako se mnoge od tih različitih genetskih mutacija fizički povezuju i mijenjaju međusobne odnose proteina u mozgu koji se razvija, čime doprinose nastanku autizma.

Proteini su molekuli koji grade i održavaju mozak. Zbog toga naučnici smatraju da, umjesto razvoja stotina različitih ljekova koji bi ciljali same gene, nova istraživanja sada imaju svojevrsni nacrt koji omogućava djelovanje na međusobne interakcije proteina.

„Kada imate gene i mutacije, to je samo lista. To je spisak djelova“, rekao je Krogan, koji je ujedno direktor Instituta za kvantitativne bionauke pri UCSF-u.

„Ono što vam je potrebno jeste šema povezivanja tih djelova. Zato morate da se bavite proteinima, da razumijete kako proteini međusobno komuniciraju i šta se dešava sa tim interakcijama kada unesete mutaciju u neki protein“, objasnio je on.

„Razumijevanje toga usmjeriće vas ka terapijskim pravcima koje nikada ne biste mogli da zamislite da ste samo posmatrali gene i mutacije.“

Krogan je rekao da on i njegove kolege već rade na tri programa razvoja potencijalnih novih terapija, koristeći saznanja do kojih su došli ovom studijom.

Kako je napravljena mapa autizma

Da bi napravili mapu autizma, istraživači sa Univerziteta Kalifornija u San Francisku sistematski su mapirali način na koji genetske mutacije povezane s autizmom mogu da utiču na međusobne interakcije proteina u mozgu.

Otkrili su više od 1.800 interakcija između proteina povezanih s autizmom, pri čemu 87 odsto tih interakcija ranije nikada nije bilo zabilježeno.

Istraživači su mapu napravili u prisustvu genetskih mutacija kako bi razumjeli na koji način se proteini „preusmjeravaju“, odnosno mijenjaju svoje veze. Zatim su koristili sistem vještačke inteligencije AlphaFold kako bi izdvojili ključne mutacije koje su potom proučavali na organoidima mozga uzgojenim u laboratoriji.

„Vještačka inteligencija nam omogućava da proučavamo proteine koje prije samo nekoliko godina ne bismo ni mogli da zamislimo da možemo da analiziramo, i pruža nam potpuno novi uvid u autizam i njegovu osnovnu biologiju“, rekao je Krogan.

On je novu studiju nazvao „najvećom mapom koja je ikada urađena kada je riječ o autizmu“.

„To je najveća mapa te vrste za bilo koji neuropsihijatrijski poremećaj, ali i najveća mapa mutacija koja je ikada napravljena za bilo koju oblast bolesti“, rekao je.

Nova studija je „zaista uzbudljiva jer predstavlja najsistematičniji dosadašnji prikaz autizma na nivou proteina“, napisao je u imejlu Fikri Birey, docent na Odsjeku za humanu genetiku Medicinskog fakulteta Univerziteta Emori, koji nije učestvovao u istraživanju.

„U budućnosti bi moglo biti moguće pronaći ljekove koji stabilizuju poremećene proteinske komplekse ili blokiraju štetne interakcije, umjesto pokušaja da se ispravi svaka pojedinačna mutacija koja izaziva autizam“, napisao je Birey.

Dodao je da bi rezultati nove studije mogli da pomognu i istraživanjima modeliranja bolesti koja se sprovode u njegovoj laboratoriji.

„Prekretnica za nauku o autizmu“

Iako nova studija pruža mapu molekularnih puteva kroz koje se autizam može razvijati, ona možda nije konačno objašnjenje za svaku osobu s autizmom niti za svaki oblik ovog poremećaja.

Istraživanje je za sada najdirektnije relevantno za osobe s teškim, odnosno dubokim oblikom autizma, koje čine oko 30 odsto osoba s poremećajem iz spektra autizma.

„To su, na primjer, ljudi kojima je potrebna njega 24 sata dnevno“, rekao je Krogan.

Ipak, dodao je da bi rezultati istraživanja o interakcijama između proteina mogli da pomognu i u proučavanju drugih neuropsihijatrijskih poremećaja, uključujući šizofreniju, opsesivno-kompulzivni poremećaj i tikove, kao i drugih bolesti, uključujući rak.

Stručnjaci za autizam i predstavnici organizacija koje zastupaju osobe s autizmom pozdravili su novu studiju, ocjenjujući da ona može otvoriti prostor za nova istraživanja potencijalnih terapija.

„Današnja studija pokazuje gdje se različiti geni povezani s autizmom susreću u zajedničkim biološkim putevima, a ti zajednički putevi bi na kraju mogli postati terapijske mete relevantne za mnogo veći broj autističnih osoba, uključujući i one kod kojih nije utvrđen genetski uzrok“, napisala je Alison Singer, predsjednica neprofitne fondacije Autism Science Foundation, koja nije učestvovala u istraživanju.

„To nije ništa manje nego ogromna prekretnica za nauku o autizmu“, dodala je.

„Za porodice ljudi sa teškim autizmom, poput moje, ovo je vrsta naučnog napretka koji smo čekali i za koji smo se nadali. Mnogi ljudi sa teškim autizmom imaju rijetke genetske varijante, a obećanje precizne medicine oduvijek je bilo da će razumijevanje tih varijanti jednog dana omogućiti da se prevaziđe liječenje samo simptoma i ponašanja i počne djelovati na samu biologiju poremećaja“, napisala je Singer.

„Pred nama je još mnogo posla i današnja otkrića moraju biti pretočena u kandidate za ljekove, a zatim testirana kako bi se utvrdila njihova bezbjednost i efikasnost. Ipak, put od genetskog otkrića do liječenja sada je postao mnogo jasniji.“

Iako je nova studija „uzbudljiva“, glavni naučni direktor organizacije Autism Speaks, dr Andy Shih, upozorio je da će pretvaranje ovih rezultata u potencijalne terapije zahtijevati značajno vrijeme.

„Pretvaranje ovakvih otkrića u terapije dugotrajan je proces“, napisao je Shih u imejlu.

„Ova studija pruža vrijedne uvide u potencijalne terapijske mete, ali potrebno je mnogo više istraživanja prije nego što ovi nalazi mogu dovesti do kliničke primjene.“

Autizam je postao jedan od glavnih fokusa druge administracije Donalda Trampa i Ministarstva zdravlja i socijalnih usluga SAD, u okviru kojeg Međuresorni koordinacioni komitet za autizam (IACC) pomaže u razvoju i ažuriranju nacionalnog strateškog plana za istraživanje autizma.

Novi nacrt plana trebalo bi da bude predmet glasanja komiteta u četvrtak.

Singer je rekla da nije uvjerena da će novi nacrt plana donijeti više istraživanja bioloških ciljeva autizma poput onih otkrivenih u novoj studiji.

Ona je, međutim, izrazila zabrinutost da bi administracija Donalda Trampa mogla usmjeriti pažnju sa aktuelnih naučnih saznanja na nedokazanu povezanost vakcina i autizma.

Savezni plan za istraživanje autizma „umanjuje značaj genetike, neurorazvoja i biologije mozga, dajući prednost širokom modelu povrede koji nije u skladu sa pravcem savremene nauke o autizmu“, napisala je Singer.

„Preusmjeravanje ograničenih saveznih sredstava za istraživanje sa najčvršćih bioloških dokaza usporiće naučni napredak upravo u trenutku kada se pojavljuju ove do sada nezabilježene mogućnosti za razvoj terapija.“

Međutim, Shih iz organizacije Autism Speaks rekao je da očekuje da će novi strateški plan IACC-a uključiti više istraživanja genetskih promjena povezanih s autizmom.

„Postoji značajno interesovanje za razumijevanje razvojnih tokova u novom strateškom planu IACC-a“, napisao je.

„Očekivao bih da će nastavak ulaganja u velike pristupe zasnovane na podacima dovesti do više istraživanja koja će ispitivati kako genetski faktori doprinose autizmu i utiču na razvoj.“