Κρανιοπροσωπικές Γενετικές Ανωμαλίες: Νέα στοιχεία σχετικά με την αιτία

Κρανιοπροσωπικές Γενετικές Ανωμαλίες: Η σχιστία χείλους και υπερώας είναι οι πιο συχνές κρανιοπροσωπικές γενετικές ανωμαλίες στον άνθρωπο, επηρεάζοντας περισσότερα από 175.000 νεογνά σε όλο τον κόσμο κάθε χρόνο. Ωστόσο, παρά τις δεκαετίες έρευνας, δεν είναι ακόμη γνωστό τι τις προκαλεί στις περισσότερες περιπτώσεις ή τι μπορεί να γίνει για να τις αποτρέψει. Μια πρόσφατη μελέτη από τη Σχολή Κτηνιατρικής του Πανεπιστημίου του Ουισκόνσιν (SVM) αποκάλυψε νέες πληροφορίες σχετικά με την στοματοπροσωπική ανάπτυξη σε ποντίκια που οι ερευνητές πιστεύουν ότι μια μέρα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη μείωση του κινδύνου αυτών των γενετικών ανωμαλιών στους ανθρώπους. Δημοσιεύτηκε στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών (PNAS)

Η μελέτη παρέχει τις πρώτες άμεσες ενδείξεις ότι ένας μηχανισμός που ονομάζεται μεθυλίωση του DNA απαιτείται για την κρανιοπροσωπική ανάπτυξη. Η μεθυλίωση του DNA είναι μια διαδικασία κατά την οποία μια ομάδα μορίων προστίθεται στο DNA που αλλάζει την έκφραση των γονιδίων χωρίς στην πραγματικότητα να μεταβάλλει την αλληλουχία του DNA. Επηρεάζεται, επίσης, από διάφορους περιβαλλοντικούς παράγοντες. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι η διακοπή της μεθυλίωσης του DNA παρεμβαίνει στην ανάπτυξη του χείλους και του ουρανίσκου και προκαλεί αυτές τις γενετικές ανωμαλίες στα ποντίκια. Με επικεφαλής τον Robert Lipinski, αναπληρωτή καθηγητή Συγκριτικών Βιοεπιστημών στη Σχολή Κτηνιατρικής του Πανεπιστημίου UW (UW School of Veterinary Medicine) η έρευνα είναι ένα σημαντικό βήμα προς την ανάπτυξη προληπτικών στρατηγικών που θα μπορούσαν κάποια μέρα να μειώσουν τον κίνδυνο σχιστίας χειλέων και υπερώας, γνωστές συλλογικά ως στοματοπροσωπικές σχιστίες (OFCs) τόσο σε ζώα όσο και σε ανθρώπους. «Γνωρίζαμε από προηγούμενες έρευνες ότι η γενετική και το περιβάλλον αλληλεπιδρούν για να προκαλέσουν αυτούς τους τύπους γενετικών ανωμαλιών, αλλά η κατανόησή μας για το περιβαλλοντικό στοιχείο υστερούσε πολύ από εκείνη της γενετικής», λέει ο Lipinski. «Σε αντίθεση με τη γενετική, δεν έχουμε μόνιμο αρχείο του προγεννητικού περιβάλλοντος που να μπορεί να εξεταστεί αναδρομικά, αλλά η σύνδεση των στοματοπροσωπικών σχιστιών OFC με τη μεθυλίωση του DNA βοηθά να περιορίσουμε την εστίασή μας στις συγκεκριμένες περιβαλλοντικές επιρροές που τροποποιούν τον κίνδυνο για αυτούς τους τύπους γενετικών ανωμαλιών». Η δουλειά της ομάδας του επιβεβαίωσε τον ουσιαστικό ρόλο της μεθυλίωσης του DNA στη ρύθμιση της στοματοπροσωπικής ανάπτυξης κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη και καταδεικνύει πώς οι διαταραχές σε αυτή τη διαδικασία αλλάζουν την ικανότητα των βλαστοκυττάρων να σχηματίζουν τον συνδετικό ιστό του κρανιοπροσωπικού οστού και του χόνδρου, με αποτέλεσμα στοματοπροσωπική σχιστία OFC. Ο Lipinski και η ομάδα του έφτασαν σε αυτά τα αποτελέσματα χειραγωγώντας πρώτα γενετικά τη μεθυλίωση του DNA σε δύο ξεχωριστές ομάδες εμβρύων ποντικού. Τα πειράματα κατέληξαν σε φαινομενικά αντιφατικά αποτελέσματα, με τις  στοματοπροσωπικές σχιστίες OFC να αναπτύσσονται σε μια ομάδα ποντικών, αλλά όχι στην άλλη. Για να καταλάβει γιατί υπήρχε διαφορά μεταξύ των ομάδων, η ομάδα διεξήγαγε έναν άλλο γύρο πειραμάτων στα οποία ανέστειλαν τη μεθυλίωση του DNA σε έμβρυα ποντικών σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης. Ο χρόνος της μεθυλίωσης του DNA ήταν κρίσιμος για την ανάπτυξη στοματοπροσωπικών σχισμών. Διαπίστωσαν ότι η έκθεση τη 10η ημέρα κύησης είχε ως αποτέλεσμα στοματοπροσωπική σχιστία OFC, αλλά η χορήγηση του ίδιου αναστολέα μόλις 48 ώρες αργότερα είχε ως αποτέλεσμα φυσιολογική στοματοπροσωπική ανάπτυξη. Ο εντοπισμός αυτού του στενού παραθύρου ευαισθησίας κύησης είναι σημαντικός, λέει ο Lipinski, επειδή όχι μόνο βοηθά στον περιορισμό της εστίας του επόμενου σταδίου της έρευνας της ομάδας του, αλλά θα βοηθήσει επίσης για άλλη μια φορά να γίνει γνωστός ο σχεδιασμός μελλοντικών πρωτοβουλιών δημόσιας εκπαίδευσης σχετικά με τον τροποποιήσιμο περιβαλλοντικό και συμπεριφορικό κίνδυνο, παράγοντες που επηρεάζουν τον κίνδυνο στοματοπροσωπικής σχιστίας OFC στους ανθρώπους.

Η 10η ημέρα κύησης σε έμβρυα ποντικού αντιστοιχεί με την έναρξη της 5ης εβδομάδας εμβρυϊκής ανάπτυξης στον άνθρωπο – ένα στάδιο στο οποίο πολλές εγκυμοσύνες μπορεί να μην έχουν ακόμη αναγνωριστεί. «Γνωρίζουμε ότι η μεθυλίωση του DNA μπορεί να επηρεαστεί από διάφορους περιβαλλοντικούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένου του άγχους της μητέρας, της διατροφής και της έκθεσης σε φάρμακα, τοξίνες και περιβαλλοντικούς ρύπους, και η καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η στοματική ανάπτυξη ρυθμίζεται από περιβαλλοντικά ευαίσθητους μηχανισμούς θα μπορούσε να επικαιροποιήσει άμεσα στρατηγικές πρόληψης για το γενετικό ελάττωμα», λέει. «Αυτή η επόμενη φάση της έρευνας της ομάδας μας επικεντρώνεται στον εντοπισμό συγκεκριμένων παραγόντων που επηρεάζουν τη μεθυλίωση του DNA κατά τη διάρκεια της στοματοπροσωπικής ανάπτυξης και επομένως θα μπορούσαν να αλλάξουν τον κίνδυνο στοματοπροσωπικής σχιστίας OFC». Ο Lipinski και η ομάδα του βρίσκονται σε μοναδική θέση για να συνεχίσουν αυτό το επόμενο στάδιο της έρευνας λόγω ενός άλλου σημαντικού αποτελέσματος της μελέτης: ενός νέου μοντέλου in vitro που ανέπτυξε η ομάδα. Το μοντέλο θα τους επιτρέψει να ελέγξουν γρήγορα χιλιάδες διατροφικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες σε ένα εργαστηριακό πιάτο πριν δοκιμάσουν την επίδραση συγκεκριμένων παραγόντων στην ευαισθησία σε σχιστία σε μοντέλα ποντικών. Τα αποτελέσματα σε κυτταρικά και ζωικά μοντέλα θα βοηθήσουν τους ερευνητές να εντοπίσουν πιο γρήγορα και με ακρίβεια τους παράγοντες που ενδέχεται να έχουν συνέπειες για την ανθρώπινη ανάπτυξη. Οι στοματοπροσωπικές σχιστίες του άνω χείλους και της υπερώας επηρεάζουν περίπου ένα στα 700 νεογνά και τα άτομα με στοματοπροσωπική σχιστία OFC αντιμετωπίζουν δυσκολίες σίτισης ως βρέφη που απαιτούν πολλαπλές χειρουργικές επεμβάσεις, οδοντιατρικές επεμβάσεις και λογοθεραπεία κατά την παιδική και την εφηβική ηλικία. Μελέτες έχουν δείξει υψηλότερα ποσοστά θνησιμότητας σε όλα τα στάδια της ζωής για άτομα με στοματοπροσωπική σχιστία OFC.