Saudara Kandung Bisa Memberi Informasi tentang Akar Autisme

Ketika putra Erin Lopes, Tommy berusia 15 bulan, dia menjadi khawatir ketika dia berhenti mengatakan "ya" dan "tidak" dan memegangi tatapannya. Baru pada usia tiga tahun Tommy akhirnya didiagnosis menderita autisme.

Tommy memiliki dua sepupu pertama dalam spektrum autisme, jadi Lopes curiga itu terjadi dalam keluarga. Jadi dia merasa lega ketika putrinya Evee Bak, yang lahir 17 bulan setelah Tommy, berbicara dalam kalimat penuh pada hari ulang tahunnya yang kedua. Balita itu tampaknya tidak berada dalam spektrum autisme — yang oleh para pendukung autisme sekarang disebut sebagai "neurotipikal."

Anak-anak Erin mencontohkan pertanyaan yang membingungkan para ilmuwan selama beberapa dekade: Mengingat autisme, gangguan perkembangan yang mengganggu kemampuan seseorang untuk berkomunikasi dan berinteraksi, diwariskan dalam banyak kasus, mengapa anak perempuan mendapatkannya dengan harga yang jauh lebih rendah daripada anak laki-laki? Menurut sebuah penelitian tahun 2011 oleh tim psikiater dan dokter anak internasional, hampir seperempat dari saudara laki-laki anak-anak autis kemungkinan berada dalam spektrum, tetapi angka itu turun menjadi 9 persen untuk saudara perempuan.

Para ilmuwan secara historis berfokus pada mempelajari "kuartet" dari dua orang tua biologis dan dua anak autis. Namun penelitian yang lebih baru menyerukan untuk belajar lebih banyak tentang saudara kandung yang tidak terpengaruh - terutama anak perempuan. Dan di era di mana para peneliti dapat memetakan genom manusia secara massal — dan telah mengidentifikasi 100 wilayah genetika yang diyakini terkait dengan autisme — ada kebutuhan akan banyak data DNA dari saudara kandung autis dan neurotipikal.

"Kami ingin tahu, 'Apakah ada alasan mereka tidak memiliki diagnosis?'" Kata Alycia Halladay, kepala petugas sains di Autism Science Foundation, yang mendanai Proyek Saudara-saudara Autisme di Rumah Sakit Mount Sinai di New York City, University of California di San Francisco dan Broad Institute di Cambridge, Mass. Sejauh ini, para peneliti telah mengumpulkan sampel genetik dari lebih dari 5.000 keluarga.

Bagian yang membingungkan, katanya, adalah bahwa beberapa saudari membawa mutasi genetik yang sama seperti saudara kandung mereka tetapi tidak akan mengembangkan gejala yang terkait dengan autisme, seperti perilaku berulang dan tantangan komunikasi. "Kita harus terlebih dahulu mencari tahu apa faktor pelindungnya, " kata Halladay. "Lalu kita bisa menggunakan informasi ini untuk mengembangkan terapi untuk anak laki-laki dan perempuan."

Bagi Lopes, gagasan untuk berkontribusi dalam penelitian autisme untuk memahami dasar genetiknya sebagai sebuah keluarga masuk akal. Setelah Tommy didiagnosis pada tahun 2003, ia merasa frustrasi dengan penelitian yang menyarankan terapi seperti mencoba diet bebas gluten dan kasein atau menghindari pewarna makanan - tetapi menawarkan beberapa wawasan biologis lainnya. "Saya ingin memahami apa sebenarnya yang mengganggu perkembangan Tommy, tetapi para ilmuwan tidak dapat menjelaskan patologi autisme, " kata Lopes, seorang praktisi perawat di Philadelphia. Mereka tidak dapat menjelaskan apa yang menyebabkan seorang anak memiliki sedikit minat dalam keterlibatan sosial. dan butuh waktu lebih lama untuk belajar berbicara sementara anaknya yang lain berkembang dengan kecepatan yang diharapkan.

Dia juga suka termasuk Evee. "Saudara sekandung begitu penting satu sama lain dan sekarang mereka memiliki cara untuk membantu, " kata Lopes, yang bersama suaminya mendirikan turnamen sepakbola amal delapan tahun lalu dengan Autism Science Foundation. "Jika ada sesuatu yang bisa kita pelajari tentang susunan genetiknya yang dapat membantu kakaknya, itu berarti bagi kita."

Jadi tiga tahun yang lalu, keluarga empat melakukan perjalanan ke Mt. Sinai di Kota New York. Mereka masing-masing meludah dalam tabung koleksi dan menyerahkan DNA mereka untuk ilmu pengetahuan. "Itu adalah sesuatu yang belum pernah terjadi sebelumnya, " kata Evee, sekarang 17. "Saya merasa penting berada di sana karena itu semua tentang saudara perempuan."

'Tas trik' genetik baru

Memecahkan kode genetik autisme tidak pernah sepenting ini. Pada bulan April, Centers for Disease Control mengumumkan telah meningkatkan perkiraan anak-anak dengan autisme sebesar 15 persen - hingga 1 dalam 59 dari 1 dalam 68 dari beberapa tahun yang lalu. Angka-angka yang diperbarui sebagian mencerminkan peningkatan diagnosis anak-anak kulit hitam dan Hispanik yang kurang terwakili dalam laporan sebelumnya.

Pada saat yang sama, para peneliti menemukan bahwa autisme mungkin lebih kompleks daripada yang pernah mereka bayangkan. “Tidak ada autisme. Kami belajar ada banyak autisme, ”kata Dean Hartley, direktur senior penemuan genom dan sains translasional di organisasi advokasi nirlaba Autism Speaks. Beberapa peneliti sekarang melihat autisme sebagai serangkaian gangguan yang bekerja pada beberapa jalur biokimia di otak. Belum lagi meningkatnya minat dalam peran lingkungan dalam menghidupkan gen-gen tertentu — bidang yang berkembang pesat yang dikenal sebagai epigenetik. "Pertanyaan selanjutnya adalah bagaimana mengembangkan obat-obatan yang dipersonalisasi untuk semua bentuk yang berbeda, " kata Hartley.

Yang memicu penemuan ini adalah peningkatan akses ke sekuensing seluruh genom, yang memungkinkan para peneliti untuk menghancurkan 3 juta pasangan basa DNA seseorang dan melihat mutasi langka. Sejak genom manusia pertama diurutkan pada tahun 2003, teknologinya telah turun harga secara dramatis. Autism Speaks menjalankan database yang tersedia untuk umum yang berisi lebih dari 7.200 genom yang dipetakan orang dengan autisme dan anggota keluarga mereka. The Simons Foundation juga telah mengumpulkan sampel genetik dari 2.600 keluarga dengan satu anak autis dan orang tua serta saudara kandung yang tidak terpengaruh. Basis data membantu para peneliti melacak hereditas gen autisme - serta mengidentifikasi apa yang dikenal sebagai mutasi "de novo" yang muncul dengan sendirinya tanpa hubungan genetik yang jelas dan bertanggung jawab pada kurang dari seperlima kasus.

Keuntungan melihat saudara kandung adalah mereka memiliki 50 persen gen anak autis, jelas Stephen Scherer, direktur Center for Applied Genomics di Hospital for Sick Children di Toronto. Kelompoknya telah merangkai lebih dari 4.000 keluarga, termasuk satu dengan enam anak dalam spektrum tersebut. "Jika saudara yang tidak terkena memiliki mutasi yang sama tetapi tidak memiliki autisme, itu menunjukkan mutasi tidak terlibat dalam autisme keluarga, " katanya. Atau para peneliti harus mencari tahu pengaruh timbal balik yang kompleks yang mungkin mengaktifkan gen-gen tertentu, apakah itu diet, peristiwa dalam rahim — atau seperti dalam kasus saudara perempuan yang tidak terpengaruh, hormon wanita. "Kami melihat genetika sebagai sekumpulan trik untuk memahami jalur baru, " katanya. "Petunjuk kecil yang sering datang dari saudara kandung inilah yang akan mendorong penelitian kami ke depan."

Rahasia usus

Satu ilmuwan data Stanford berpikir saudara kandung syaraf akan membantu memecahkan misteri lain: Mengapa saudara laki-laki dan saudara perempuan mereka dengan autisme memiliki flora usus yang berbeda? "Kami belajar bahwa 90 persen anak-anak dengan autisme memiliki beberapa masalah yang berhubungan dengan usus seperti penyakit radang usus, " kata Dennis Wall, profesor ilmu pediatri, psikiatri dan ilmu data biomedis di Stanford Medical School. Dia menduga ada semacam strain bakteri yang unik dalam mikrobioma anak-anak ini, tesis yang didukung oleh penelitian terbaru dari tim Universitas Negeri Arizona yang telah memperbaiki gejala gastrointestinal dari 18 pasien autisme yang telah menerima transplantasi tinja yang sehat.

Mengingat bahwa microbiome dapat dipengaruhi oleh segala hal mulai dari stres, diet, tidur, dan olahraga, ia memperkirakan saudara kandung akan menjadi perbandingan sempurna dan menjelaskan apakah usus bisa menjadi penyebab autisme.

“Saudara kandung yang tidak terpengaruh, khususnya yang dekat dengan anak yang terkena dampak, mewakili kontrol ideal lingkungan keluarga, ” kata Wall. “Anak-anak ini tinggal di rumah yang sama. Mereka menghirup udara yang sama dan umumnya memakan makanan yang sama, terutama jika mereka orang Amerika. Mereka akan makan banyak makaroni dan keju, pasta polos, dan nugget ayam. ”Karena anak-anak dengan autisme cenderung menjadi pemilih yang pemilih, ia mengatakan perlu juga mengeksplorasi apakah agen mikrobiologi tertentu menyebabkan pembatasan makan dan mengubah makanan mereka. microbiome sejak awal.

Setelah menyelesaikan studi percontohan kecil yang mengungkapkan perbedaan signifikan dalam usus flora saudara kandung dengan dan tanpa autisme, Wall menemukan mitra perusahaan di Genome Kedua, sebuah perusahaan biotek Bay Area yang menerima hibah $ 2, 1 juta dari National Institutes of Health, untuk menjalankan studi yang lebih besar. Peneliti baru-baru ini merekrut 150 keluarga dengan setidaknya satu anak autis dan satu tanpa anak-anak di bawah delapan tahun dan kurang dari dua tahun terpisah dan mengumpulkan tiga sampel tinja selama tiga minggu. (Diet khusus dikontrol.) Setelah mengurutkan sampel, peneliti berharap untuk mengidentifikasi jenis tertentu dan mencari tahu bagaimana mereka mempengaruhi perilaku otak. "Itu akan memberi kita pemahaman yang lebih baik tentang mikroba terapeutik apa yang dapat meningkatkan GI dan gejala perilaku mereka, " kata Karim Dabbagh, kepala ilmuwan ilmiah Second Genome. "Lalu kita bisa menerjemahkannya menjadi obat."

Evee dan Tommy Bak, yang sekarang berusia 18 tahun, bermain dalam sebuah band bersama yang disebut "Bak Pak" - dia di drum dan dia di gitar dan piano. “Aku suka hubungan yang dimiliki saudara kandung. Ini yang unik. Kami benar-benar teman baik. Kami menonton TV bersama setiap pagi, ”katanya. "Aku akan melakukan apa saja untuk meningkatkan kehidupan Tommy atau anak-anak lain dalam spektrum."

Tommy, yang baru memulai tahun pertamanya di Delaware County College di Media, Penn, mengatakan bahwa ia merasa istimewa ketika keluarganya pergi ke New York untuk menyumbangkan materi genetik mereka. “Itu hanya untuk saya, ” katanya, seraya menambahkan bahwa ia berharap penelitian ini akan mengarah pada layanan yang lebih baik untuk meningkatkan komunikasi dan keterampilan hidup mandiri bagi rekan-rekannya yang menderita autisme. "Kami akhirnya bisa belajar mengapa mereka bereaksi terhadap situasi tertentu dan bagaimana membantu mereka, " katanya. “Itu berarti kita dapat memiliki tempat kita sendiri dan tidak harus tinggal bersama keluarga kita. Saya ingin memiliki keluarga dan anak-anak suatu hari nanti. Saya ingin memiliki hal yang sama seperti orang lain. "