Als Erin Lopes 'Sohn Tommy 15 Monate alt war, wurde sie alarmiert, als er aufhörte, "Ja" und "Nein" zu sagen und ihren Blick festzuhalten. Erst mit drei Jahren wurde bei Tommy schließlich Autismus diagnostiziert.
Tommy hatte zwei erste Cousins im Autismus-Spektrum, also vermutete Lopes, dass es in Familien lief. So war sie erleichtert, als ihre Tochter Evee Bak, die 17 Monate nach Tommy geboren wurde, bis zu ihrem zweiten Geburtstag in vollen Sätzen sprach. Das Kleinkind schien nicht im Autismus-Spektrum zu sein - was Autismus heute befürwortet, nennt man "neurotypisch".
Erins Kinder sind Beispiele für eine Frage, die Wissenschaftler seit Jahrzehnten verwirrt: Angesichts der Tatsache, dass Autismus, eine Entwicklungsstörung, die die Kommunikations- und Interaktionsfähigkeit eines Menschen beeinträchtigt, in den meisten Fällen vererbt wird, warum erhalten Mädchen ihn dann viel seltener als Jungen? Laut einer Studie eines internationalen Teams von Psychiatern und Kinderärzten aus dem Jahr 2011 lag wahrscheinlich fast ein Viertel der Brüder autistischer Kinder im Spektrum, aber diese Quote sank für Schwestern auf 9 Prozent.
Wissenschaftler haben sich historisch darauf konzentriert, ein „Quartett“ aus zwei leiblichen Eltern und zwei autistischen Kindern zu studieren. Neuere Forschungen verlangen jedoch, mehr über die nicht betroffenen Geschwister - insbesondere über Mädchen - zu erfahren. Und in einer Zeit, in der Forscher das menschliche Genom massenhaft abbilden können - und 100 genetische Regionen identifiziert haben, von denen angenommen wird, dass sie mit Autismus in Verbindung stehen -, sind viele DNA-Daten von autistischen und neurotypischen Geschwistern gleichermaßen erforderlich.
"Wir wollen wissen, 'Gibt es einen Grund, warum sie keine Diagnose haben?'", Sagt Alycia Halladay, Chief Science Officer der Autism Science Foundation, die das Autism Sisters Project am Mount Sinai Hospital in New York City finanziert Die Universität von Kalifornien in San Francisco und das Broad Institute in Cambridge, Massachusetts, haben bisher genetische Proben von mehr als 5.000 Familien gesammelt.
Der rätselhafte Teil, sagt sie, ist, dass einige Schwestern die gleichen genetischen Mutationen wie ihre Geschwister haben, aber nicht die Symptome entwickeln, die mit Autismus verbunden sind, wie sich wiederholendes Verhalten und Kommunikationsprobleme. "Wir müssen zuerst herausfinden, was der Schutzfaktor ist", sagt Halladay. "Dann könnten wir diese Informationen nutzen, um eine Therapie für Jungen und Mädchen zu entwickeln."
Für Lopes war die Idee, einen Beitrag zur Autismusforschung zu leisten, um seine genetischen Grundlagen als Familie zu verstehen, sinnvoll. Nachdem Tommy im Jahr 2003 diagnostiziert worden war, war sie von Untersuchungen enttäuscht, die Therapien wie das Ausprobieren gluten- und kaseinfreier Diäten oder das Vermeiden von Lebensmittelfarben vorgeschlagen hatten - aber nur wenige andere biologische Erkenntnisse lieferten. "Ich wollte verstehen, was genau Tommys Entwicklung störte, aber Wissenschaftler konnten die Pathologie des Autismus nicht erklären", sagt Lopes, eine Krankenschwester in Philadelphia. Sie konnten nicht erklären, was ein Kind dazu brachte, wenig Interesse an sozialem Engagement zu haben und nehmen Sie sich mehr Zeit, um zu lernen, wie man spricht, während ihr anderes Kind mit der erwarteten Geschwindigkeit Fortschritte macht.
Sie mochte es auch, Evee aufzunehmen. „Geschwister sind einander so wichtig und können jetzt helfen“, sagt Lopes, die vor acht Jahren mit ihrem Ehemann zusammen mit der Autism Science Foundation ein Benefiz-Fußballturnier ins Leben gerufen hat. "Wenn wir etwas über ihr genetisches Make-up erfahren könnten, das ihrem Bruder helfen könnte, dann wäre das für uns von Bedeutung."
Vor drei Jahren machte die vierköpfige Familie einen Ausflug zum Mt. Sinai in New York City. Sie spuckten jeweils in ein Sammelröhrchen und übergaben ihre DNA der Wissenschaft. "Es war etwas, was noch nie zuvor passiert war", sagt Evee, jetzt 17. "Ich fühlte mich wichtig, dort zu sein, weil es nur um Schwestern ging."
Eine neue genetische "Trickkiste"
Das Aufbrechen des genetischen Codes von Autismus war noch nie so dringend. Im April gaben die Zentren für Krankheitskontrolle bekannt, dass sie ihre Schätzung für Kinder mit Autismus um 15 Prozent erhöht haben - auf 1 zu 59 von 1 zu 68 vor einigen Jahren. Die aktualisierten Zahlen spiegeln teilweise die erhöhten Diagnosen von schwarzen und hispanischen Kindern wider, die in früheren Berichten unterrepräsentiert waren.
Gleichzeitig entdecken Forscher, dass Autismus komplexer sein könnte, als sie es sich jemals vorgestellt hatten. „Es gibt keinen Autismus. Wir erfahren, dass es viele Autismen gibt “, sagt Dean Hartley, Senior Director für Genomforschung und Translationswissenschaft bei der gemeinnützigen Interessenvertretung Autism Speaks. Einige Forscher betrachten Autismus jetzt als eine Reihe von Störungen, die auf mehreren biochemischen Wegen im Gehirn wirken. Dies ist nicht zu erwähnen, dass das Interesse an der Rolle der Umwelt beim Einschalten bestimmter Gene zunimmt - ein schnell wachsendes Feld, das als Epigenetik bezeichnet wird. "Die nächste Frage wird sein, wie man personalisierte Medikamente für alle Formen entwickelt", sagt Hartley.
Diese Entdeckungen werden durch den verbesserten Zugang zur Sequenzierung des gesamten Genoms beflügelt, wodurch die Forscher alle 3 Millionen DNA-Basenpaare einer Person zerkleinern und seltene Mutationen erkennen können. Seit der Sequenzierung des ersten menschlichen Genoms im Jahr 2003 ist der Preis der Technologie drastisch gesunken. Autism Speaks betreibt eine öffentlich zugängliche Datenbank mit mehr als 7.200 kartierten Genomen von Menschen mit Autismus und ihren Familienmitgliedern. Die Simons Foundation hat auch genetische Proben von 2.600 Familien mit einem autistischen Kind und nicht betroffenen Eltern und Geschwistern gesammelt. Die Datenbanken helfen Forschern dabei, die Vererbung von Autismus-Genen zu verfolgen und sogenannte „de novo“ -Mutationen zu identifizieren, die für sich alleine ohne klare genetische Verknüpfungen auftreten und weniger als ein Fünftel der Fälle ausmachen.
Der Vorteil bei der Betrachtung von Geschwistern besteht darin, dass sie 50 Prozent der Gene des autistischen Kindes gemeinsam haben, erklärt Stephen Scherer, Direktor des Zentrums für angewandte Genomik am Hospital for Sick Children in Toronto. Seine Gruppe hat mehr als 4.000 Familien sequenziert, darunter eine mit sechs Kindern im Spektrum. "Wenn das nicht betroffene Geschwister die gleiche Mutation hat, aber keinen Autismus hat, deutet dies darauf hin, dass die Mutation nicht am Autismus der Familie beteiligt ist", sagt er. Oder Forscher müssen das komplexe Zusammenspiel von Kräften herausfinden, die bestimmte Gene aktivieren könnten, sei es Ernährung, Ereignisse im Mutterleib - oder wie bei nicht betroffenen Schwestern weibliche Hormone. "Wir sehen die Genetik als Trickkiste, um neue Wege zu verstehen", sagt er. "Diese kleinen Hinweise, die oft von Geschwistern kommen, werden unsere Forschung vorantreiben."
Geheimnisse des Darms
Ein Datenwissenschaftler aus Stanford glaubt, dass neurotypische Geschwister ein weiteres Rätsel lösen können: Warum haben ihre Brüder und Schwestern mit Autismus eine andere Darmflora? "Wir haben erfahren, dass 90 Prozent der Kinder mit Autismus unter Darmproblemen wie entzündlichen Darmerkrankungen leiden", sagt Dennis Wall, außerordentlicher Professor für Pädiatrie, Psychiatrie und biomedizinische Datenwissenschaften an der Stanford Medical School. Er vermutete, dass es in den Mikrobiomen dieser Kinder eine Art einzigartigen Bakterienstamm gab, eine These, die durch die jüngste Arbeit eines Teams der Arizona State University gestützt wurde, das die Magen-Darm-Symptome von 18 Patienten mit Autismus, die gesunde Fäkaltransplantationen erhalten hatten, verbessert hatte.
Angesichts der Tatsache, dass das Mikrobiom von Stress, Ernährung, Schlaf und Bewegung beeinflusst werden kann, sagte er voraus, dass Geschwister perfekte Vergleiche darstellen und erklären würden, ob der Darm eine Ursache für Autismus sein könnte.
„Nicht betroffene Geschwister, insbesondere solche, die dem betroffenen Kind nahe stehen, stellen eine ideale Kontrolle des familiären Umfelds dar“, sagt Wall. „Diese Kinder leben im selben Haus. Sie atmen die gleiche Luft und essen im Allgemeinen das gleiche Essen, besonders wenn sie Amerikaner sind. Sie werden viel Makkaroni und Käse, einfache Nudeln und Hühnernuggets essen. “Angesichts der Tatsache, dass Kinder mit Autismus bekanntermaßen wählerische Esser sind, lohnt es sich auch zu untersuchen, ob ein bestimmter mikrobiologischer Wirkstoff zu einer Einschränkung des Essens führt und deren Wirkung verändert Mikrobiom früh.
Nach Abschluss einer kleinen Pilotstudie, die signifikante Unterschiede in der Darmflora von Geschwistern mit und ohne Autismus aufdeckte, fand Wall einen Unternehmenspartner in Second Genome, einem Biotech-Unternehmen in der Bay Area, das von den National Institutes of Health ein Stipendium in Höhe von 2, 1 Millionen US-Dollar erhielt eine größere Studie. Die Forscher haben kürzlich 150 Familien mit mindestens einem autistischen und einem nicht autistischen Kind rekrutiert, in denen die Kinder unter acht Jahren und in einem Abstand von weniger als zwei Jahren lebten, und drei Stuhlproben über drei Wochen gesammelt. (Spezielle Diäten wurden kontrolliert.) Nach der Sequenzierung der Proben hoffen die Forscher, bestimmte Stämme zu identifizieren und herauszufinden, wie sie das Gehirnverhalten beeinflussen. "Das würde uns ein besseres Verständnis darüber geben, welche therapeutischen Mikroben ihren GI und ihre Verhaltenssymptome verbessern könnten", sagt Karim Dabbagh, Chief Scientific Officer von Second Genome. "Dann könnten wir das in eine Droge übersetzen."
Die Familie Bak and Lopes: Tim Bak, Erin Lopes, Evee Bak und Tommy Bak. (Mit freundlicher Genehmigung von Evee Bak) Evee und Tommy Bak, der jetzt 18 ist, spielen in einer Band namens „Bak Pak“ - sie am Schlagzeug und er an Gitarre und Klavier. „Ich mag die Beziehung, die Geschwister miteinander haben. Es ist einzigartig. Wir sind wirklich gute Freunde. Wir sehen jeden Morgen zusammen fern “, sagt sie. "Ich würde alles tun, um Tommys Leben oder andere Kinder im Spektrum zu verbessern."
Tommy, der gerade sein erstes Studienjahr am Delaware County College in den Medien begonnen hat, sagt, dass er sich besonders gefühlt hat, als seine Familie nach New York gereist ist, um ihr genetisches Material zu spenden. "Es war nur für mich", sagt er und hofft, dass die Forschung zu besseren Diensten führen würde, um die Kommunikation und die Fähigkeit zum selbständigen Leben für seine autistischen Altersgenossen zu verbessern. "Wir können endlich lernen, warum sie auf bestimmte Situationen reagieren und wie wir ihnen helfen können", sagt er. „Es würde bedeuten, dass wir eigene Orte haben und nicht mit unseren Familien leben müssen. Ich möchte eines Tages eine Familie und Kinder haben. Ich hätte gerne die gleichen Dinge wie alle anderen. “
