Da Erin Lopes 'sønn Tommy var 15 måneder gammel, ble hun skremt da han sluttet å si "ja" og "nei" og holdt blikket hennes. Det var ikke før han var tre år at Tommy endelig fikk diagnosen autisme.
Tommy hadde to første søskenbarn på autismespekteret, så Lopes mistenkte at det løp i familier. Så hun ble lettet da datteren Evee Bak, som ble født 17 måneder etter Tommy, snakket i full setning etter sin andre bursdag. Småbarnet så ut til å ikke være på autismespekteret - det autismes talsmenn i dag kaller "nevrototypisk."
Erins barn eksemplifiserer et spørsmål som er mystifiserte forskere i flere tiår: Med tanke på at autisme, en utviklingsforstyrrelse som svekker en persons evne til å kommunisere og samhandle, arves i de fleste tilfeller, hvorfor får jenter det til mye lavere priser enn gutter? I følge en studie fra 2011 av et internasjonalt team av psykiatere og barneleger, var sannsynligvis nesten en fjerdedel av brødrene til autistiske barn på spekteret, men denne satsen falt til 9 prosent for søstre.
Forskere har historisk sett fokusert på å studere en "kvartett" av to biologiske foreldre og to autistiske barn. Enda nyere forskning krever å lære mer om de upåvirkede søsknene - særlig jenter. Og i en tid der forskere kan kartlegge menneskets genom masse - og har identifisert 100 genetiske regioner som antas å være knyttet til autisme - er det behov for mange DNA-data fra autistiske og nevrotype søsken.
"Vi vil vite, " Er det en grunn til at de ikke har en diagnose? ", Sier Alycia Halladay, sjef for vitenskapssjef ved Autism Science Foundation, som finansierer Autism Sisters Project ved Mount Sinai Hospital i New York City, University of California i San Francisco og Broad Institute i Cambridge, Mass. Så langt har forskere samlet genetiske prøver fra mer enn 5000 familier.
Den forundrende delen, sier hun, er at noen søstre har samme genetiske mutasjoner som søsknene, men ikke vil utvikle symptomene forbundet med autisme, for eksempel repeterende atferd og kommunikasjonsutfordringer. "Vi må først finne ut hva den beskyttende faktoren er, " sier Halladay. "Da kunne vi bruke denne informasjonen til å utvikle en terapi for både gutter og jenter."
For Lopes var ideen om å bidra til autismeforskning for å forstå dens genetiske underlag som familie. Etter at Tommy ble diagnostisert i 2003, hadde hun blitt frustrert over forskning som antydet terapier som å prøve gluten- og kaseinfrie dietter eller unngå matfargestoffer - men tilbød få andre biologiske innsikter. "Jeg ville forstå hva som forstyrret Tommys utvikling. Men forskere kunne ikke forklare autismens patologi, " sier Lopes, en sykepleier i Philadelphia. De kunne ikke forklare hva som førte til at et barn hadde liten interesse for sosialt engasjement og ta lenger tid på å lære å snakke mens det andre barnet hennes utviklet seg til forventet hastighet.
Hun likte også å inkludere Evee. "Søsken er så viktige for hverandre, og nå har de en måte å hjelpe, " sier Lopes, som sammen med mannen sin grunnla en veldedighetsfotballturnering for åtte år siden med Autism Science Foundation. "Hvis det var noe vi kunne lære om hennes genetiske sminke som kunne hjelpe broren hennes, var det meningsfullt for oss."
For tre år siden tok familien på fire en biltur til Mt. Sinai i New York City. De spyttet hver i et samlerør og overleverte sitt DNA til vitenskapen. "Det var noe som aldri hadde skjedd før, " sier Evee, nå 17 år. "Jeg følte det viktig å være der fordi det hele handlet om søstre."
En ny genetisk 'pose med triks'
Å knekke den genetiske koden for autisme har aldri vært mer presserende. I april kunngjorde Centers for Disease Control at de hadde økt estimatet for barn med autisme med 15 prosent - opp til 1 av 59 fra 1 i 68 fra noen få år siden. De oppdaterte tallene gjenspeiler delvis de økte diagnosene av svarte og spanske barn som hadde vært underrepresentert i tidligere rapporter.
Samtidig oppdager forskere at autisme kan være mer sammensatt enn de noen gang hadde forestilt seg. “Det er ikke en autisme. Vi lærer at det er mange autisme, sier Dean Hartley, seniordirektør for genomisk oppdagelse og translasjonsvitenskap ved den ideelle organisasjonen Autism Speaks. Noen forskere ser nå på autisme som en serie lidelser som fungerer på flere biokjemiske veier i hjernen. For ikke å nevne den økte interessen for miljøets rolle i å slå på visse gener - et raskt voksende felt kjent som epigenetikk. "Det neste spørsmålet vil være hvordan man utvikler personlige medisiner for alle de forskjellige formene, " sier Hartley.
Drivstoff av disse funnene er økt tilgang til helgenomsekvensering, noe som gjør det mulig for forskere å knuse alle en persons 3 millioner DNA-basepar og se sjeldne mutasjoner. Helt siden det første menneskelige genomet ble sekvensert i 2003, har teknologien sunket dramatisk i pris. Autism Speaks driver en offentlig tilgjengelig database som inneholder mer enn 7200 kartlagte genomer av personer med autisme og deres familiemedlemmer. Simons Foundation har også samlet genetiske prøver fra 2600 familier med ett barn med autisme og upåvirkte foreldre og søsken. Databasene hjelper forskere med å spore arveligheten til autismegener - i tillegg til å identifisere det som er kjent som "de novo" -mutasjoner som vises på egen hånd uten klare genetiske koblinger og står for mindre enn en femtedel av tilfellene.
Fordelen med å se på søsken er at de deler 50 prosent av det autistiske barns gener, forklarer Stephen Scherer, direktør for Center for Applied Genomics ved Hospital for Sick Children i Toronto. Gruppen hans har sekvensert mer enn 4000 familier, inkludert ett med seks barn på spekteret. "Hvis det ikke-berørte søsken har samme mutasjon, men ikke har autisme, antyder det at mutasjonen ikke er involvert i familiens autisme, " sier han. Eller forskere må finne ut det sammensatte samspillet av krefter som kan aktivere visse gener, enten det er kosthold, hendelser i livmoren - eller som i tilfeller av upåvirkede søstre, kvinnelige hormoner. "Vi ser genetikk som en pose med triks for å forstå forståelsen av nye veier, " sier han. "Disse små ledetrådene som ofte kommer fra søsken, er det som vil presse forskningen vår fremover."
Tarmens hemmeligheter
En dataforsker fra Stanford tror nevrotype søsken vil bidra til å løse et annet mysterium: Hvorfor har brødrene deres og søstrene med autisme forskjellig tarmflora? "Vi lærte at 90 prosent av barna med autisme har noen tarmrelaterte problemer som inflammatorisk tarmsykdom, " sier Dennis Wall, førsteamanuensis i pediatri, psykiatri og biomedisinsk datavitenskap ved Stanford Medical School. Han mistenkte at det var en slags unik bakteriell belastning i disse barnas mikrobiomer, en avhandling som ble støttet av det nylige arbeidet til et Arizona State University-team som hadde forbedret gastrointestinale symptomer hos 18 pasienter med autisme som hadde fått sunne fekale transplantasjoner.
Gitt at mikrobiomet kan påvirkes av alt fra stress, kosthold, sove og trening, spådde han at søsken ville være perfekte sammenligninger og forklare om tarmen kan være en årsak til autisme.
"Ikke-påvirkede søsken, særlig de i en alder av det berørte barnet, representerer en ideell kontroll av familiemiljøet, " sier Wall. “Disse barna bor i samme hus. De puster den samme luften og spiser generelt den samme maten, spesielt hvis de er amerikanske. De kommer til å spise mye makaroni og ost, vanlig pasta og kyllingnuggets. ”Gitt at barn med autisme har en tendens til å være notorisk kresen spiser, sier han det også er verdt å utforske om et visst mikrobiologisk middel fører til begrenset spising og endrer deres mikrobiome tidlig.
Etter å ha avsluttet en liten pilotstudie som avdekket betydelige forskjeller i tarmsfloraen til søsken med og uten autisme, fant Wall en bedriftspartner i Second Genome, et bioteknologiselskap i Bay Area som fikk et tilskudd på $ 2, 1 millioner fra National Institutes of Health, for å drive en større studie. Forskere rekrutterte nylig 150 familier med minst ett barn med autisme og ett uten hvor barna var under åtte år gamle og med mindre enn to år fra hverandre og samlet tre avføringsprøver over tre uker. (Spesielle dietter ble kontrollert for.) Etter sekvensering av prøvene håper forskerne å identifisere spesielle belastninger og finne ut hvordan de påvirker hjernens atferd. "Det vil gi oss en bedre forståelse av hvilke terapeutiske mikrober som kan forbedre deres GI og atferdssymptomer, " sier Karim Dabbagh, sjef for vitenskapelig ansvarlig for Second Genome. "Da kunne vi oversette det til et stoff."
Familien Bak and Lopes: Tim Bak, Erin Lopes, Evee Bak og Tommy Bak. (Høflighet Evee Bak) Evee og Tommy Bak, som er 18 år nå, spiller i et band sammen kalt “Bak Pak” - henne på trommer og ham på gitar og piano. “Jeg liker forholdet som søsken har sammen. Det er en unik. Vi er veldig gode venner. Vi ser på tv sammen hver morgen, sier hun. "Jeg ville gjort hva som helst for å forbedre Tommys liv eller andre barn på spekteret."
Tommy, som nettopp startet sitt førsteårsstudent ved Delaware County College i Media, Penn, forteller at han følte seg spesiell da familien reiste til New York for å donere genetisk materiale. "Det var bare for meg, " sier han, og legger til at han håpet forskningen ville føre til bedre tjenester for å forbedre kommunikasjonen og uavhengige leveferdigheter for sine jevnaldrende med autisme. "Vi kan endelig lære hvorfor de reagerer på visse situasjoner og hvordan de kan hjelpe dem, " sier han. ”Det ville bety at vi kunne ha egne steder og ikke måtte bo sammen med familiene våre. Jeg vil gjerne ha familie og barn en dag. Jeg vil gjerne ha de samme tingene som alle andre. ”
