Undersøgelse af arvelige faktorer ved autisme

Undersøgelse af arvelige faktorer ved autisme Nyhedsbrev nr. 3, februar 2006 Introduktion Det er med glæde, at vi her kan præsentere vores tredje nyhedsbrev til alle familierne, som deltager i projektet Arvelige faktorer ved autisme. Vi er nu inde i det 10. år af dette store internationale forskningsprojekt, og vi vil gerne benytte lejligheden til at udtrykke, vores taknemmelighed overfor de mange hundrede familier og professionelle der er involverede og som har spillet en meget central rolle i projektet. Vi er siden 1995 kommet betydeligt tættere på vores mål, at kunne identificere de gener, som øger risikoen for at udvikle en autismespektrumsforstyrrelse. Desuden er der i de sidste par år sket en længe ønsket udvikling i samarbejdet mellem de forskellige forskningsgrupper, som arbejder med at kortlægge de arvelige faktorer ved autisme. Der er sket organisatoriske ændringer som påvirker projektet, og den økonomiske støtte til projektet kommer fra andre kilder end de som hjalp os i den første årrække. I dette nyhedsbrev vil vi opsummere de vigtigste fremskridt, og da vi forventer yderligere, vigtige resultater i de kommende måneder, vil vi skrive til jer igen inden længe. Baggrund for studiet Den store betydning gener har for udvikling af autisme har været kendt siden midten af 1970 erne. Undersøgelser af tvillinger og familier har vist at autisme for det meste opstår ved et samspil mellem flere gener, måske helt ned til 3 eller 4, måske flere. Ved de fleste sygdomme/forstyrrelser som forårsages af kun ét gen, vil sygdommen vise sig hos den person, som er bærer af dette gen. Således er det ikke nødvendigvis ved autisme. Selv om en person er bærer af det sæt af gener, som disponerer for autisme fører det ikke nødvendigvis til at personen så vil udvikle autisme. Det vil snarere forholde sig sådan at personer, som er bærere af samtlige autismegener i nogle tilfælde vil udvise sociale og/eller sproglige træk som tydeligvis er relaterede til autisme, men som er meget 1

mildere. Om der er enkelte gener, der hver for sig disponerer for specifikke aspekter af autisme, vides stadig ikke. Udsigterne til at kunne identificere de gener som disponerer for autisme var ikke realistiske før i starten af 1990 erne da det teknologiske fremskridt gjorde det muligt at foretage en detaljeret undersøgelse af DNA et (står for deoxyribonucleinsyre som er den kemiske forbindelse gener er bygget op af) ud fra en lang række individer med autisme og deres familier. Den indgangsvinkel som stort set alle forskningsgrupperne, der beskæftiger sig med denne problemstilling, har benyttet sig af, er at identificere en stor gruppe familier, hvor to eller flere individer har en autismespektrumsforstyrrelse. Fordi der i sådanne familier er to eller flere, der således er ramt 1 af autismespektrumsforstyrrelse, bruger forskere ofte udtrykket multiplex -familier. I mere end tre fjerdedele af familierne er de to ramte familiemedlemmer søskende, men i nogle familier er de ramte kusine/fætter, onkel/tante eller niece/nevø etc. Grunden til at man specielt fokuserer på 1 Vi har valgt at bruge udtrykket ramt når vi omtaler de personer i familien, som har fået en diagnose inden for autismespektret. multiplex -familier er at søskende har halvdelen af deres gener fælles(hvorimod fætre og kusiner deler en ottendedel af deres gener). Når to familiemedlemmer er ramt af en relativt sjælden sygdom, som autisme jo er, så vil de ofte have en genetisk lighed udover det man normalt forventer alene på grund af slægtskabet. Denne lighed kan så ses på kromosomerne ved og i nærheden af de gener, som disponerer for sygdommen, altså i dette tilfælde autisme. Laboratorieforskerne har derfor til opgave at finde de områder hos de ramte familiemedlemmer, som ligner hinanden mere end hos alle de andre multiplex familiemedlemmer. Identificering af en forbindelse mellem gen og sygdom Det at finde de områder, hvor DNA fra de ramte individer ser mere ens ud end hvad man ellers ville forvente på grund af slægskabet, kaldes i engelsk fagsprog linkage, på dansk kaldes det kobling ; med andre ord så forsøger man at finde koblingen mellem autismen og det område i arvemassen, hvor man mener der findes et gen der disponerer for autisme. I det sidste nyhedsbrev (fra 2000) omtalte vi således at vi havde fundet foreløbige tegn på kobling mellem 2

autisme og områder af DNA på kromosom 7 og 2. Siden da har vi gennemført de samme omfattende undersøgelser på en meget større gruppe familier og vi har tillige foretaget mere tilbundsgående undersøgelser på det materiale vi i de første resultater syntes så mest lovende ud. Siden vi først fandt en forbindelse til kromosom 7 (i 1998) er vi blevet ved med at undersøge multiplex -familier (vi har i øjeblikket over 300 familier i projektet) og det er meget opløftende at de oprindelige positive resultater hold stik i undersøgelserne af DNA fra de nye familier. Ikke desto mindre er det ikke ualmindeligt, når man forsker i sygdomme som er knyttet til flere gener, at én forskergruppes resultater ikke kan genfindes af andre forskere, som undersøger andre familier. Det kan for eksempel ske fordi man er kommet frem til de oprindelige resultater ved statistisk tilfældighed, og at de derfor ikke repræsenterer en reel forbindelse, eller fordi mange forskellige gener disponerer for en sygdom og den genetiske sammensætning hos de bestemte grupper af familier, som indgår i de forskellige studier, også er forskellige. Det kan føre til at man i ét projekt finde én kobling, medens man i et andet projekt finder en anden kobling. I figur 1 har vi på en simpel måde forsøgt at vise de koblinger, som man har fundet i alle de forskningsprojekter som er offentliggjort i nyere tid. Vi er særligt opmuntrede af at de resultater som vi i vores forskningsgruppe fandt vedrørende kromosom 7 og 2. Disse resultater er blevet bekræftet i rigtig mange (men ikke alle) andre forskningsgrupper som også har undersøgt multiplex -familier. Det kan tyde på, at vi faktisk har identificeret det sandsynlige område for to af de gener som disponerer for autismespektrumsforstyrrelse. Tættere på autisme-gener Selvom vi har glædet os over at konsortiets resultater angående kromosom 7 og 2 er blevet bekræftet i andre grupper af familier, har det været frustrerende at ingen forskergruppe endnu har været i stand til præcist at udpege de enkelte gener, som kan disponere for autisme. Det kan give os grund til at spørge, hvorfor det har været så svær en opgave? Det er meget sandsynligt at svaret skal findes i det som genetikerne kalder genetisk heterogenitet, som betyder, at der kan være forskellige kombinationer af gener, 3

som hver for sig kan disponere for autisme. Det betyder, at ikke alle familierne som deltager i vores undersøgelse nødvendigvis bærer på de(t) gen på kromosom 7 og 2 som disponerer for autisme. Det betyder således, at det er meget sværere at udpege, hvor på kromosomerne autisme-genet befinder sig, end hvis alle de berørte familiemedlemmer bar på de samme autisme-gener. For at give en ide om problemets størrelse, så kan vi oplyse at området af DNA på kromosom 7, hvor der menes at ligge et gen som disponerer for autisme, indeholder 300 gener hvoraf omkring halvdelen har betydning for hjernen. Flere forskningsgrupper har undersøgt om det vil gøre arbejdet lettere, hvis man opdeler familierne i mindre grupper ud fra særlige kendetegn hos de ramte individer, fx en gruppe hvor de ramte individer alle havde forsinket sprogudvikling og en anden gruppe, hvor de ramte familiemedlemmer ikke havde tegn på en sådan forsinkelse. Ideen bag disse forsøg er, at man måske her indenfor de opdelte grupper - kan finde en større lighed i de områder på kromosomerne, hvor der kan være placeret et gen, der disponerer for autisme. Indtil videre har disse forsøg dog ikke givet noget resultat. Testning af kandidatgener En anden måde at forsøge at identificere gener som disponerer for autisme, er at undersøge det man kalder kandidatgener. Det er gener, som man på forhånd kender og som ligger i de områder på kromosomet, som man har identificeret som et muligt område for en kobling mellem gen og autisme. Det kan være gener, som man ved, har en specifik biokemiske funktion, som har betydning for hjernens udvikling eller funktion. Selvom vi stadig er delvist uvidende angående de præcise hjerneabnormiteter som ligger til grund for autisme, mener vi at vi har været i stand til at udvælge nogle gener til testning, der kunne have betydning for udvikling af disse hjerneabnormiteter. Testningen af disse kandidatgener består i at se efter om der i genet er en forekomst af nogle specifikke ændringer i DNAets opbygning (gener består jo af DNA), som forekommer oftere hos individer med autisme end hos de individer, som ikke har autisme. Denne testning er meget arbejdskrævende i laboratoriet og for hvert at de udvalgte gener har det kun været muligt at teste prøver fra 50 familier fra vores projekt. Alligevel har det været muligt for os at teste mere end 30 kandidatgener på kromosom 7 og 2 (og 4

også på kromosom 16, som er et tredje lovende område). Selvom vi har set forekomster af bestemte ændringer i flere af disse gener hos personer med autisme, så er forekomsterne så få og sjældne at de på et overordnet plan ikke kan udpeges som værende forbindelsen mellem gen og autisme.. Hvis du vil vide mere om undersøgelsen af disse kandidatgener kan du gå ind på konsortiets hjemmeside hvor du kan finde mere information angående den seneste udvikling i den genetiske forskning samt information angående relaterede udgivelser. IMGSAC: IMGSAC website: www.well.ox.ac.uk/~maestrin/iat.html Oxford Molecular Genetics of Autism Website: www.well.ox.ac.uk/autism Testning af alle generne I det område på kromosom 2 og 7 som man mistænker at kunne disponere for autisme Vi er stadig meget afhængige af den teknologiske udvikling, der finder sted i laboratoriernes udstyr til undersøgelse af genmaterialet, for i fremtiden at kunne identificere de gener som disponerer for autisme. I de sidste par år er det blevet muligt at identificere variationer i gener, som ofte forekommer i den brede befolkning (single nucleotide polymorphisms eller SNP s). Det er muligvis en sådan meget almindelig variation af denne slags, vi bør lede efter på kromosom 2 og 7. Vi er i øjeblikket i gang med et eksperiment hvor vi undersøger mere end 1500 af disse variationer i det område, som menes at disponere for autisme på kromosom 2 og 7 hos mere end 300 familier fra projektet. En opgave man ville have troet var umulig for 5 år siden. Vi forventer, at resultaterne fra dette eksperiment vil være tilgængelige indenfor de næste par måneder, hvilket til dels er grunden til at vi ønsker at skrive til jer igen inden længe. Samling af data fra de forskellige projekter Selvom konsortiet nu har undersøgt mere end 300 multiplex -familier er dette stadig et beskedent antal familier, hvis man sammenligner med omfanget af personer som er testet i forskning af andre sygdomme som f.eks. astma, diabetes og hjertesygdomme. En af fordelene ved at have en endnu større gruppe familier er at det område på kromosomerne, som man tror, har relation til sygdommen og hvori man 5

søger efter et gen som disponerer for sygdommen, kan indsnævres betydeligt. Konsortiet er i øjeblikket i gang med to sideløbende projekter, hvor vi forsøger at samle data med andre forskningsgrupper. Det ene er støttet økonomisk af EUkommissionen, som to gange tidligere har ydet økonomisk støtte til konsortiet. Projektet vil samle IMGSAC, et andet europæisk konsortium (kendt som PARIS-gruppen) og individuelle forskergrupper i Finland og Nederlandene og sammenføre data fra de forskellige projekter for at se, hvilke resultater der holder vand. Endnu vigtigere er det at vi kan udnytte det faktum at både de finske og de hollandske forskere har adgang til genetisk isolerede befolkningsgrupper (et stort antal individer som deler specifikke kombinationer af gener fordi de har de samme aner), hvilket kan hjælpe os med at identificere gener i andre befolkningsgrupper. Det andet projekt er et samarbejde som The National Alliance for Autism Research (NAAR) har startet i USA. Stort set alle de største forskningsgrupper indenfor området har indvilliget i at sammenføre data og DNA fra familier i Europa og USA så vi får et samlet omfang af 1200 multiplex -familier. Nu er de første data fra en ny screening af hele genomet (=samtlige kromosomer; på engelsk: whole genome scan ), som er foretaget på disse familier begyndt at komme. Vi håber, at den øgede størrelse af gruppen af familier kan indskrænke de områder, hvor vi skal lede, og at vi i undersøgelsen af den større gruppe kan afsløre gener som ikke blev fundet i undersøgelserne af de mindre grupper af familier. Siden familierne sidst har givet samtykke til at deltage i dette forskningsprojekt, er det blevet foreslået både i UK og USA at gøre data fra sådanne studier tilgængelige for alle forskere, som ønsker at hjælpe til med at identificere de gener som disponerer for autisme. Dette er hovedsageligt for at sikre sig at de værdifulde data og DNA, som det har taget lang tid at indsamle både for familierne og forskergrupperne, kommer til sin fulde anvendelse. Derfor vil vi sammen med det kommende nyhedsbrev sende nye blanketter om samtykke som følger de nyeste retningslinier angående korrekt behandling af information så tavshedspligten overholdes. Det kan tænkes at det i fremtiden vil blive nødvendigt igen at give samtykke hvis praksis og retningslinier ændres så 6

familierne er ordentligt informeret om og anerkender anvendelsen af deres data og DNA. Brug af al tilgængelig genetisk information Selvom en stor del af vores arbejde har fokuseret på multiplex -familierne, har konsortiet også undersøgt familier, hvor kun ét individ er ramt af autisme. Dette er en meget vigtig del af konsortiets arbejde, da vi må sikre os at genetiske opdagelser i multiplex -familier også kan bekræftes i familier med kun ét ramt individ. Hvis vi imidlertid kun fokuserer på de familiemedlemmer som er ramt af autismespektrumsforstyrrelser, udelukker vi muligheden for at indsamle potentielt vigtige data, hvor vi kan relatere de genetiske undersøgelser vi foretager til analyser/målinger af adfærd hos de andre familiemedlemmer, som ikke har autisme. Derfor har konsortiet, som familierne ved, arbejdet hårdt de sidste par år med interviews og observationer af forældre og søskende, med det formål at forsøge på pålidelig og præcis måde at måle om der er nogle milde adfærdstræk hos disse. En analyse af disse data er under udarbejdelse og vi vil inkludere de resultater der kommer ud af den i det kommende nyhedsbrev, men ifølge vores foreløbige analyse tyder det på at målingerne har en vis gyldighed. En af de ting vi har lært fra tvillingeundersøgelserne er, at det hos individer som bærer de samme gener (eenæggede tvillinger) kan variere meget i hvor stor grad de er ramt af autisme eller relaterede forstyrrelser. Derfor er vi i Storbritannien i øjeblikket i gang med en undersøgelse af tvillinger af samme køn for at se om vi kan bedømme, hvor stor en variation der er i den autismerelaterede adfærd, som ikke er en konsekvens af genetisk disponering. Vores endelige mål i den forbindelse er at kunne kombinere målinger fra de ramte medlemmer, deres familie og tvillingepar, for at indsnævre de områder, hvor der kan være mistanke om gener der disponerer for autisme og for at finde nye mulige områder, hvor disse gener kan findes. Organisatoriske ændringer I 2002 er den gruppe som står for det meste af studiets koordinering flyttet fra London til University of Oxford. Et skift som har forsinket vores arbejde. Samtidig er der sket flere betydelige ændringer omkring konsortiets fondsmidler i UK. IMGSAC har fra 1995 til 2003 modtaget en meget generøs økonomisk støtte fra 7

UK Medical Research Council. Siden da har Wellcome Trust (UK) og Nancy Lurie Marks Foundation (US) stået for den økonomiske dækning af konsortiets helt centrale arbejde. Adskillige andre fonde har fortsat deres økonomiske støtte af vores arbejde både i Europa og USA. Det kommende nyhedsbrev I det kommende nyhedsbrev vil vi opsummere resultaterne fra vores detaljerede analyse af generne på kromosom 7 og 2, og vi vil præsentere den foreløbige analyse af data fra interviews og observationer af forældre og søskende. Derudover vil vi fortælle jer om, hvad vi har lært fra vores data om adfærd angående regression i autisme (tab af sproglige færdigheder i to-tre års alderen), den rolle fødselsvanskeligheder muligvis har og i hvor stor grad forøget hovedstørrelse forekommer i en udvalgt gruppe af multiplex -familier. I mellemtiden er I meget velkomne til at kontakte den forskningsgruppe I før har været i kontakt med, hvis I har spørgsmål eller kommentarer til noget af det vi præsenterede her i nyhedsbrevet. AUTISM GENOME SCREEN RESULTS 8 genome screens for autism susceptibility loci carried out to date LOD > 3.6. Significant evidence. LOD > 2.2. Suggestive evidence. Suggestive evidence from combined analysis of four studies. Fig. 1 Resultaterne fra 8 undersøgelser der har foretaget screeninger af hele genomet for autismespektrumsforstyrrelse. 8

Figuren viser, hvor de vigtigste områder er placeret på kromosomerne, når man samler alle resultaterne fra 8 store genom screeninger som er udført indtil videre. Rød stjerne: betydeligt bevis for en mulig kobling/disponering for autisme. Blåt kors: bevis som peger på mulig kobling/disponering for autisme. Gult kors: bevis som peger på kobling/disponering for autisme fra den kombinerede analyse af fire selvstændige studier. 9