Мало что известно о том, как развивается социальное поведение на самых ранних этапах жизни. Но большинство животных, включая людей, рождаются с врожденной способностью к социальному взаимодействию или формированию связей с другими. И это способствует успеху на протяжении всей жизни.

Теперь новое исследование на животных указывает на ген, который важен для самого раннего развития основных социальных моделей поведения.

В работе также предполагается, что воздействие определенных лекарств и факторов риска окружающей среды во время эмбрионального развития может вызывать изменения в этом гене, что приводит к изменениям в социальном поведении , подобным тем, которые обнаруживаются у людей с аутизмом. К своему большому удивлению, исследователи также обнаружили, что могут обратить вспять некоторые эффекты с помощью экспериментального препарата.

«Это исследование помогает нам понять на молекулярном уровне , почему способность к общению нарушается на самых ранних этапах жизни», — говорит Рэндалл Т. Петерсон, доктор философии, автор исследования и декан Фармацевтического колледжа Университета Юты. . «Это также дает нам возможность изучить потенциальные методы лечения, которые могли бы восстановить общительность у этих животных и, возможно, со временем, в конечном итоге, у людей».

В более широком смысле их результаты показывают, что ген TOP2a контролирует большую сеть генов, которые, как известно, повышают риск аутизма. Это также может служить связующим звеном между генетическими факторами и факторами окружающей среды , которые способствуют возникновению расстройства, добавляет Петерсон.

Исследование, проведенное исследователями и их коллегами из Университета здравоохранения штата Юта по всей стране, опубликовано в выпуске журнала Science Advances от 23 ноября.

Антисоциальные животные

Ученые подозревают, что многие социальные черты определяются еще до рождения. Но точные механизмы, участвующие в этом процессе, остаются неясными. Одна многообещающая область исследований предполагает, что на социальное поведение и другие характеристики и черты влияет не только наш генетический состав, но и то, как и где мы живем.

Чтобы проверить эту модель, ученые оценили, может ли воздействие окружающей среды во время эмбрионального развития влиять на социальное поведение. Петерсон и его коллеги подвергали эмбрионы рыбок данио воздействию более 1100 известных препаратов — по одному препарату на 20 эмбрионов — в течение 72 часов, начиная с трех дней после зачатия.

Исследователи определили, что четыре из 1120 испытанных препаратов значительно снижали общительность рыбок данио. Рыбы, подвергавшиеся воздействию этих препаратов, с меньшей вероятностью взаимодействовали с другими рыбами. Оказалось, что все четыре лекарства принадлежали к одному и тому же классу антибиотиков, называемых фторхинолонами. Эти препараты используются для лечения инфекций верхних и нижних дыхательных путей у людей.

Когда ученые давали родственное лекарство беременным мышам, потомство вело себя по-другому, когда становилось взрослым. Несмотря на то, что они казались нормальными, они меньше общались с другими мышами и совершали более повторяющиеся действия, например, неоднократно засовывали голову в одну и ту же нору, чем другие грызуны.

Основа общительности

Копнув глубже, исследователи обнаружили, что препараты подавляли ген под названием TOP2a, который, в свою очередь, действовал на группу генов, которые, как известно, связаны с аутизмом у людей.

Они также обнаружили, что у кластера генов, связанных с аутизмом, есть еще одна общая черта — более высокая, чем обычно, склонность к связыванию группы белков, называемой PRC2. Исследователи выдвинули гипотезу, что Top2a и PRC2 работают вместе, чтобы контролировать производство многих генов , связанных с аутизмом .

Чтобы определить, можно ли обратить вспять антисоциальное поведение, исследовательская группа дала эмбрионам и молодым рыбкам данио экспериментальный препарат под названием UNC1999, который, как известно, ингибирует PRC2. После лечения препаратом рыбы, подвергшиеся воздействию фторхинолонов, с большей вероятностью стали плавать ближе к другим рыбам, что свидетельствует о том, что препарат помог восстановить общительность. Аналогичные результаты были получены и с другими препаратами, которые, как известно, ингибируют тот же ключевой ген, TOP2a.

«Это действительно удивило меня, потому что я думал, что нарушение развития мозга, когда вы эмбрион, будет необратимым», — говорит Петерсон. «Если вы не развиваете социальность как эмбрион, вы упустили возможность. Но это исследование показывает, что даже у этих людей в более позднем возрасте вы все еще можете прийти и подавить этот путь и восстановить социальность».

Двигаясь вперед, исследователи планируют изучить, как и почему этот препарат оказал такой эффект.

Хотя ученые обнаружили только четыре соединения, которые являются ингибиторами Top2a, данные свидетельствуют о том, что сотни других лекарств и природных соединений в нашей окружающей среде могут ингибировать его активность.

«Возможно, эти четыре соединения являются лишь верхушкой айсберга с точки зрения веществ, которые могут быть проблематичными для эмбрионального воздействия», — говорит Петерсон.

Однако Петерсон отмечает, что это исследование проводилось на животных, и необходимо провести дополнительные исследования, прежде чем какие-либо его результаты можно будет подтвердить на людях. Поэтому он предостерегает от выводов о реальных приложениях.

«У нас нет доказательств того, что фторхинолоны или любые другие антибиотики вызывают аутизм у людей», — говорит Петерсон. «Таким образом, нет причин прекращать использование антибиотиков. В этой статье действительно указывается новый молекулярный путь, который, по-видимому, контролирует социальное развитие и заслуживает дальнейшего изучения».

Помимо доктора Петерсона, в этом исследовании участвовали ученые U of U Health Ицзе Генг, Тецзя Чжан, Айви Г. Алонзо, Шон С. Годар, Кристофер Йейтс, Брок Пламмер и Марко Бортолато. Другие участвующие учреждения включают Чикагский университет; Медицинский центр Бет Исраэль Диаконисс в Бостоне; Больница общего профиля Массачусетса и Гарвардская медицинская школа; Институт Броуда, Кембридж, Массачусетс; и Биологическая лаборатория MDI, Бар-Харбор, Мэн.

Исследование «Top2a способствует развитию социального поведения через PRC2 и H3K27me3» опубликовано в выпуске журнала Science Advances от 23 ноября 2022 года.