Badacze z Vanderbilt Medical Center odkryli zaskakujące połączenie między poziomem serotoniny (neurotransmitera związanego z neuropsychologicznymi zaburzeniami od autyzmu po ciężkie zaburzenia depresyjne) i żelaza w mózgu. Białko transportujące serotoninę (SERT) reguluje dostępność serotoniny w mózgu. Wariacje w ludzkim SERT zostały powiązane z wieloma neurobehawioralnymi zaburzeniami – włączając w to alkoholizm, depresję, autyzm i zaburzenia obsesyjno-kompulsywne. SERT jest również głównym celem dla leków, tj. SSRI (lek hamujący zwrotny wychwyt serotoniny), używanych do leczenia depresji. Dr Blakely i dr Carneiro odkryli, że linia użytych do badania myszy, zwana C57BL/6, w rzeczywistości nosi mutacje, która redukuje funkcje transportera. Co ważne, nisko funkcjonujące warianty ludzkiego SERT zostały powiązane z niepokojem, depresją i obniżoną efektywnością leków SSRI. Poprzez przeszukiwanie źródła online, zwanego Mouse Phenome Database, odkryli oni, że większość linii myszy posiada wariant SERT zwany ER – jego sekwencja jest identyczna z sekwencją znalezioną w ludzkim SERT. Niewielka liczba linii, m.in. powszechnie używana linia C57BL/6, posiadają inną wersję, zwaną GK. Dr Carneiro zdała sobie sprawę, że mogłaby wykorzystać swoja identyfikację SERT GK do wyjaśnienia nowych aspektów z dziedziny chemii mózgu i zachowania. Współpracownicy z Vanderbilt Medical Center pomogli dr Carneiro i dr Blakely wykorzystać oddzielny zespół myszy, u których wariant SERT GK jest obecny na wielu, różnych podłożach genetycznych – tzw. populacji wsobnych rekombinacyjnych określonych myszy BXD. Przy użyciu myszy z tej populacji, zespół odkrył, że myszy SERT GK wypadają inaczej niż myszy SERT ER w testach dotyczących niepokoju i depresji. Co więcej istnieje dla wszystkich myszy w populacji BXD publiczna baza danych anatomicznych, biochemicznych i behawioralnych cech. Pozwala to na zidentyfikowanie nowych cech połączonych z nisko funkcjonującym SERT. Z tego podejścia in silico, naukowcy zidentyfikowali wiele różnic w cechach, na które miały wpływ warianty SERT GK/ER. Włączając w to, cechy związane ze spożywanie alkoholu i sygnalizacja dopaminowa w mózgu. Dodatkowo, odkryli oni, że poziomy żelaza w mózgu myszy z wariantem GK były znacznie wyższe niż u myszy ER. Żelazo jest potrzebne do syntezy serotoniny i dopaminy, a o receptorach serotoniny wiadomo, że regulują białka wiążące żelazo. Ale SERT poprzednio nie wykazywał zdolności do kontrolowania poziomów żelaza w mózgu. Kontynuacja badań z myszami, z wyeliminowanym genem SERT weryfikuje rolę transportera w kontroli poziomów żelaza w mózgu. Ponieważ SERT jest ważnym celem dla leków na leki, depresję i OCD, ważne jest odkrycie w jaki sposób żelazo może wpływać na te zaburzenia. Badania również pokazują siłę połączenia badań in silico z tradycyjnymi metodami w celu odpowiedzenia na pytania dotyczące wpływu genów na cechy złożone. Badania te są świetnym przykładem na to w jaki sposób biostatystyczne dane mogą pomóc ograniczyć ilość eksperymentów na zwierzętach.


Ana M. D. Carneiro, David C. Airey, Brent Thompson, Chong-Bin Zhu, Lu Lu, Elissa J. Chesler, Keith M. Erikson, Randy D. Blakely “Functional coding variati