Ein UCL-geführtes Forschungsteam hat zum ersten Mal bestimmte Regionen des Chromosoms 21 identifiziert, die Gedächtnis- und Entscheidungsprobleme bei Mäusen mit Down-Syndrom verursachen, ein Befund, der wertvolle neue Einblicke in den Zustand in liefert Menschen.
Die meisten Menschen haben 46 Chromosomen in jeder Zelle, aufgeteilt in 23 Paare: Menschen mit Down-Syndrom (DS) haben eine zusätzliche Kopie von Chromosom 21, das über 200 Gene trägt.
In dieser Studie, die in Cell Reports veröffentlicht wurde, verwendeten Forscher der UCL, unterstützt von der Cardiff University und dem Francis Crick Institute, Mausmodelle, um herauszufinden, wie das Vorhandensein dieser zusätzlichen Gene zu Lernschwierigkeiten führt.
Chromosom 21 und seine Gene werden auch in Mäusen gefunden, obwohl sich die Gene auf drei kleinere Regionen auf drei verschiedenen Mauschromosomen verteilt haben. Dies sind die Chromosomen 16, 10 und 17 der Maus, die 148 Gene, 62 Gene bzw. 19 Gene enth alten.
Die Forscher untersuchten die Wirkung der Gene in jeder dieser drei verschiedenen Mausregionen (Chromosomen) auf Lernen und Gedächtnis. Dazu wurden drei verschiedene Mausstämme (Mäusegruppen) genetisch verändert, um eine zusätzliche Kopie einer der Gengruppen auf den Chromosomen 16, 10 oder 17 der Maus zu tragen.
Während der Navigationstests, bei denen Mäuse ein einfaches "links-rechts" T-Labyrinth überwinden mussten, wurde jede Gruppe sowohl auf Gedächtnis als auch auf Entscheidungsfähigkeit gemessen.
Während dieser Tests wurde auch die elektrische Aktivität von Gehirnregionen, die für das Gedächtnis und die Entscheidungsfindung wichtig sind, mit einem Elektroenzephalogramm (EEG) überwacht.
Die Forscher fanden heraus, dass einer der Mausstämme ('Dp10Yey'-Mäuse) ein schlechteres Gedächtnis hatte und unregelmäßige Gehirnsch altungen (Signale) in einem Teil des Gehirns namens Hippocampus aufwies - der bekanntermaßen sehr wichtig für das Gedächtnis ist.
Sie fanden auch heraus, dass ein anderer Stamm ('Dp1Tyb'-Mäuse) eine schlechtere Entscheidungsfähigkeit und eine schlechte Gehirnsignalisierung zwischen dem Hippocampus und dem präfrontalen Kortex hatte - was für Planung und Entscheidungsfindung benötigt wird. Und der dritte Stamm ('Dp17Yey'-Mäuse) hatte keine ungewöhnliche elektrische Aktivität im Gehirn.
Co-Autor, Professor Matthew Walker (UCL Queen Square Institute of Neurology), sagte: „Diese Ergebnisse sind eine völlige Überraschung – wir hatten nicht erwartet, dass die drei verschiedenen Gengruppen völlig unterschiedlich agieren würden.
"Wissenschaftler haben traditionell an der Hypothese gearbeitet, dass ein einzelnes Gen oder einzelne Gene die wahrscheinliche Ursache für geistige Behinderungen im Zusammenhang mit dem Down-Syndrom sind.
"Wir haben zum ersten Mal gezeigt, dass verschiedene und multiple Gene zu den verschiedenen kognitiven Problemen im Zusammenhang mit dem Down-Syndrom beitragen."
Forscher werden nun versuchen herauszufinden, welches Gen oder welche Gene innerhalb der kleineren Gengruppen für die Beeinträchtigung des Gedächtnisses und der Entscheidungsfindung verantwortlich sind.
Die korrespondierende Autorin Professor Elizabeth Fisher (UCL Queen Square Institute of Neurology) sagte: „Unsere Studie liefert entscheidende Einblicke in die Mechanismen, die der Neurobehinderung beim Down-Syndrom zugrunde liegen, und weist darauf hin, dass die geistige Behinderung beim Down-Syndrom aus unterschiedlichen zugrunde liegenden genetischen Gründen resultieren kann, funktionelle und regionale Hirnanomalien.
"Dies impliziert, dass Therapien für Menschen mit Down-Syndrom möglicherweise auf mehrere Prozesse abzielen sollten, und wir haben die ersten Schritte unternommen, um einige dieser Prozesse zu identifizieren."
Hinweis: Die Mausstämme Dp1Tyb, Dp10Yey und Dp17Yey wurden genetisch modifiziert, um eine zusätzliche Kopie einer der Gengruppen auf den Mauschromosomen 16, 10 bzw. 17 zu tragen.
