Добавить новость
smi24.net
News in English
Март
2023

Ancient virus genome drives autism?

0

Although autism is a common neurodevelopmental disorder, the multiple factors behind its onset are still not fully understood. Animal models of idiopathic autism*1, especially mice, are often used to help researchers understand the complicated mechanisms behind the disorder, with BTBR/J being the most commonly used mouse model in the world.

Now, an international research collaboration including Kobe University’s Professor TAKUMI Toru and Researcher Chia-wen Lin et al. have made new discoveries regarding autism onset in mouse models.

In their detailed series of experiments and analyses of BTBR/J mice and the other subspecies BTBR/R, they revealed that endogenous retrovirus*2 activation increases a fetus’s susceptibility to autism. They also discovered that BTBR/R exhibits autistic-like behaviors without reduced learning ability, making it a more accurate model of autism than the widely-used BTBR/J model.

It is hoped that further research will contribute towards better classification of autism types, as well as the creation of new treatment strategies for neurodevelopmental disorders*3.

These research results were published in Molecular Psychiatry on March 7, 2023

Main Points

  • The researchers analyzed BTBR/J*4, a widely used mouse model of autism, and its subspecies BTBR/R*5 using MRI*6. This revealed that the corpus callosum*7, which connects the left and right hemispheres of the brain, was impaired in BTBR/J mice but not in BTBR/R mice.
  • Genome and transcription analysis showed that BTBR mice have increased levels of endogenous retrovirus genes.
  • Furthermore, single-cell RNA analysis*8 of BTBR/R mice revealed changes in the expression of various genes (including stress response genes) that are indicative of endogenous retrovirus activation.
  • Even though BTBR/J and BTBR/R mice have the same ancestry, the results of various behavioral analysis experiments revealed differences in spatial learning ability and other behaviors between the two types of model mice.

 Research Background

Autism (autism spectrum disorder) is a neurodevelopmental disorder that remains largely unexplored despite the rapidly increasing number of patients. Reasons for this continuing increase in people diagnosed with autism include changes to diagnostic criteria and older fathers becoming more common. Autism is strongly related to genetic factors and can be caused by abnormalities in DNA structure, such as copy number variations*9. Animal models, especially mice, are often used in research to illuminate the pathology of autism. Among these models, BTBR/J is a mouse model of the natural onset of autism that is commonly used. Studies have reported various abnormalities in BTBR/J mice including impairment of the corpus callosum (which connects the left and right hemispheres of the brain) and excessive immune system signalling. However, it is not fully understood why this particular lineage displays autistic-like behavioral abnormalities.

The aim of the current study was to shed light on the onset mechanism of these autistic-like behavioral abnormalities by conducting comparative analysis on BTBR/J and its subspecies BTBR/R.

Research Findings

First of all, the researchers conducted MRI scans on BTBR/J and BTBR/R mice to investigate structural differences in each region of the brain. The results revealed that there were differences between BTBR/J and BTBR/R mice in 33 regions including the amygdala. A particularly prominent difference discovered was that even though BTBR/J’s corpus callosum is impaired, BTBR/R’s is normal (Figure 1).

Next, the research group used the array CGH method*10 to compare BTBR/R’s copy number variations with that of a normal mouse model (B6). They revealed that BTBR/R mice had significantly increased levels of endogenous retroviruses (ERV) in comparison to B6 mice (Figure 2 a-c). Furthermore, qRT-PCR tests revealed that these retroviruses were activated in BTBR/R mice (as shown in Figure 2d). On the other hand, in B6 mice there was no change in the expression of LINE ERV (which is classified in the same repetitive sequence), indicating that this retroviral activation is specific to BTBR (Figure 2e).

Subsequently, the researchers carried out single-cell RNA analysis on the tissue of embryonic BTBR mice (on the AGM*11 and yolk sac*12). The results provide evidence of ERV activation in BTBR mice, as expression changes were observed in a group of genes downstream of ERV (Figure 3).

Lastly, the researchers comprehensively investigated the differences between BTBR/J and BTBR/R on a behavioral level. BTBR/R mice were less anxious than BTBR/J and showed qualitative changes in ultrasound vocalizations, which are measured as a way to assess communicative ability in mice (Figure 4a-f). BTBR/R mice also exhibited more self-grooming behaviors and buried more marbles in the marble burying test (Figure 4g, h). These two tests were designed to detect repetitive behavioral abnormalities in autistic individuals. From the results, it was clear that BTBR/R exhibits more repetitive behaviors (i.e. it is more symptomatic) than BTBR/J. The 3-chamber social interaction test*13, which measures how closely a mouse will approach another mouse, also revealed more pronounced social deficits in BTBR/R than BTBR/J mice (Figure 4i). In addition, a Barnes maze was used to conduct a spatial learning test, in which BTBR/J mice exhibited reduced learning ability compared to B6 (normal mice). BTBR/R mice, on the other hand, exhibited similar ability to B6 (Figure 4j).

Overall, the study revealed that retrovirus activation causes the copy number variants in BTBR mice to increase, which leads to the differences in behavior and brain structure seen in BTBR/J and BTBR/R mice (Figure 5).

Further Developments

BTBR/J mice are widely used by researchers as a mouse model of autism. However, the results of this study highlight the usefulness of the other lineage of BTBR/R mice because they exhibit autistic-like behavior without compromised spatial learning ability. The results also suggest that it may be possible to develop new treatments for autism that suppress ERV activation. Furthermore, it is necessary to classify autism subtypes according to their onset mechanism, which is a vital first step towards opening up new avenues of treatment for autism.

Glossary

1. Idiopathic autism: Autism is considered to be a multifactorial disorder that can be caused by genetic and environmental factors. It is understood that genetic factors such as genetic and genomic abnormalities can cause autism, however, there are still many cases of autism where the cause is unknown. Autism where the cause cannot be specified (including environmental factors) is called idiopathic autism.
2. Endogenous retrovirus: A general term for an RNA virus with a reverse transcription. Most of these viruses are ancient and inactive and have been passed down through species over generations. About 8% of the human genome consists of these retroviruses.
3. Neurodevelopmental disorder: Previously called developmental disorder, this is a disorder that occurs in relation to a functional problem with the brain.
4. BTBR/J: A type of congenic mouse. Systemic behavior analyses of the BTBR line of mice have shown that it is the line that most closely resembles autistic behavior. Therefore, it is known as the idiopathic autism mouse model. This line is maintained and preserved by Jackson Laboratory (USA) and is widely used in autism research.
5. BTBR/R: This line of autism model mice has the same origin as BTBR/J. It was deposited at Riken Bioresource Research Center (Japan) in 1987 and has been maintained and preserved by the center ever since.
6. MRI: Magnetic Resonance Imaging. A non-invasive method that uses magnetic fields and radio waves to generate various cross-sectional images of the brain and other organs.
7. Corpus callosum: A bundle of commissural fibers. Commissural fibers connect the left and right hemispheres of the brain.
8. Single-cell RNA-seq: A method of comprehensively investigating the qualitative and quantitative aspects of all mRNA present in individual cells using a next generation sequencer. By combining this with statistical analysis methods such as dimension reduction, it is possible to classify cells based on their genetic expression and estimate the cell state. Furthermore, performing pseudo-temporal ordering analysis based on changes in the gene expression profile makes it possible to depict fibers in the cellular state that accompanies development.
9. Copy number variation: A copy number variation (polymorphism) is a phenomenon in which there is either less than one copy (deletion) or more than three copies (duplication) of genomic DNA that spans more than 1 kilobase (kb) on a chromosome. Normally there should be 2 copies. If there are 3 copies or just one copy, then this is a copy number variation. Copy number variations are found in 12% of the human genome. Copy number variations can exist in healthy, normal genomes but they can also cause genomic disease.
10. Array CGH method: This method can detect genome abnormalities including genomic DNA amplification and defects on a high resolution scale that encompasses all the chromosomes.
11. AGM: The Aorta-gonad-mesonephros (AGM) region is a hematopoietic site within the fetus (i.e. where cellular components of the fetus’s blood are formed).
12. Yolk sac (YS): The yolk sac performs many critical functions that enable a fetus to develop, for example, it is involved in blood cell production (primary hematopoiesis).
13. 3-chamber social interaction test: An experiment designed to evaluate a mouse’s sociability. Normally, mice are strongly interested in other mice. Therefore, they spend more time in the chamber where there is another mouse than in the chamber that is empty.

Acknowledgements

The study was supported by funding from organizations including the following:

  • Grants-in-Aid for Scientific Research (A) from the Japan Society for the Promotion of Science.
  • The Japan Agency for Medical Research and Development’s ‘Strategic Research Program for Brain Sciences (SRPBS)’ (Psychiatric & Neurological Disorders)
  • Takeda Science Foundation







Рилсмейкер. Услуги Рилсмейкера. Рилсмейкер в Москве.

Яблоня Сиверса: как скромный аптекарь открыл прародительницу всех яблок

Вскрылись жуткие подробности смерти 24-летней звезды «Дома-2»: несколько дней мертвая пролежала в квартире

Слуховые аппараты: как выбрать идеальные устройства для улучшения слуха?


OpenAI launches GPT-5, its most powerful AI yet—will it be enough to stay ahead in today’s ruthless AI race? 

Report: Liverpool decision hands advantage to Man United in midfielder pursuit

Report: AC Milan’s Christian Pulisic set to team up with $87 million Manchester United star

Cameroon star has said yes to Man Utd transfer but Red Devils face hurdle


Два года с конфискацией "Гелика"

Будущее уже наступило

В ДТП на трассе погибли двое детей и женщина

Под Орлом КамАЗ выехал на встречку и протаранил автомобиль


The US Air Force wants to test blowing up Cybertrucks because 'it is likely the type of vehicles used by the enemy may transition to Tesla Cyber trucks'

Modders are trying their hardest to add an NVMe SSD to the Switch 2, which is both impressive and something I'm not going to do

Находи идеальные места для персонажей-фигурок в «Is This Seat Taken?»

Steam for Chromebooks is getting axed in 2026 instead of exiting its 4-year beta



«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Овчинский: работы нулевого цикла завершают в доме в Алексеевском районе

Охранник из аэропорта Внуково стал моделью

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге


Землетрясение 6,1 балла в Балыкесире: толчки ощущались в Стамбуле

ГК «КОРТРОС» — в числе лидеров страны по объему ввода жилья

От Чехова с мангустами до встречи “Варягов”: что скрывают стены Московского вокзала Тулы

Героическое участие армян в СВО. Часть шестнадцатая


Похороны режиссера Юрия Бутусова пройдут в Петербурге

Режиссер Юрий Бутусов погиб во время купания в море в Болгарии

[LIVE] «Сочи» — «Динамо» . Онлайн, прямая трансляция

Синоптик Леус: Вторая декада августа в Москве будет прохладнее первой


Андрей Рублёв обыграл Лёнера Тьена на старте «Мастерса» в Цинциннати

«Ахмат» с Черчесовым обыграл «Зенит», Соболенко победила Вондроушову. Главное к утру

Александрова снизилась в рейтинге в борьбе за титул WTA

Теннисист номер один мира прошёл отбор на итоговое соревнование ATP


Назван средний размер пенсии у россиян

Тайна? Секретная покойница с Троекуровского может быть дочкой космонавта

Новости в мире музыки

ЦСКА заинтересовался защитником Жорже Фернандешем из «Аль Фатеха»


Музыкальные новости

Возлюбленная Тимати ответила, почему не вышла замуж за репера

Mash: Розенбаум может потерять голос на фоне пневмонии

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Песня заслуженного работника культуры Крыма Натальи Прокопенко удостоена приза зрительских симпатий на фестивале в Москве


Охранник из аэропорта Внуково стал моделью

От Чехова с мангустами до встречи “Варягов”: что скрывают стены Московского вокзала Тулы

Добро в каждой чашке: Елизавета Боярская, фонд «Жизнь в Движении» и сеть кофеен «Ягода» запускают авторский кофе для помощи детям с ОВЗ

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге


Роднина: «Жить люблю и хочу в Москве. Вы меня перепутали с другим поколением, которое всегда ищет, где лучше»

Собянин: Около 200 социальных объектов будет построено в Москве в ближайшие годы

В Пулково 10 августа задержали десяток рейсов – есть отмены

При участии спецназа Росгвардии в Москве задержаны 300 нарушителей миграционного законодательства (видео)


Москва: Новая эра зарядных станций для электромобилей с поддержкой инвесторов

Процесс сошел с рельсов // Верховный суд определил пересмотреть дело о наезде Kia на трамвай

Участники АНО «СВОй спорт» организовали открытую тренировку по боксу на стадионе «Москвич» в День физкультурника

Дилеры по всей России получают Lada Iskra. Пока отгружают только седаны в цвете «Капитан» и универсалы в цвете «Табаско»


Bloomberg сообщает, что ЕС хочет провести переговоры с Трампом до встречи с Путиным

Медиа сообщили о планах Зеленского в ответ на встречу Путина и Трампа

Путин обратился с приветствием к участникам форума «Машук»

Путин выразил поздравления Адабашяну по случаю юбилея




Как проект «Московское долголетие» повлиял на жизнь старшего поколения

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

День физкультурника отметили спортивными шествиями по всей стране

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге


В Киеве сделали заявление о территориальных уступках

После «успешных» переговоров с Вэнсом в Киеве вновь отвергли мирные инициативы

В Киеве раскрыли тайный приказ Зеленского перед саммитом США и РФ на Аляске

В Киеве заявили о тайном приказе Зеленского перед Аляской


Движение транспорта по улицам Москвы временно ограничили в воскресенье

"Динамо" Карпина упустило победу над "Сочи" в конце матча

День физкультурника отметили спортивными шествиями по всей стране

«Торпедо» и «Спартак» Кострома сразятся за три очка. «Торпедо» Москва — «Спартак» Кострома: прогноз и ставка



Сергей Собянин. Главное за день

Собянин поздравил московских строителей с профессиональным праздником

Собянин поздравил строителей с профессиональным праздником

Сергей Собянин поздравил строителей Москвы с профессиональным праздником


Мэр Москвы: Инвесторы смогут размещать зарядки для электромобилей

Без морщин. Эксперты рассказали о плюсах изменения климата в Москве

Специалист указал необходимое количество редкоземельных металлов для производства электромобиля

Москва: Новая эра зарядных станций для электромобилей с поддержкой инвесторов


[LIVE] «Сочи» — «Динамо» . Онлайн, прямая трансляция

Похороны режиссера Юрия Бутусова пройдут в Петербурге

Назван средний размер пенсии у россиян

ЦСКА заинтересовался защитником Жорже Фернандешем из «Аль Фатеха»


без заголовка

Чёрный день календаря. 8 августа: Архангельская трагедия. Как ошибка пилота погубила рейс Як-40

Полицейский погиб при задержании поджигателя релейного шкафа под Архангельском

Льготные ипотеки на Дальнем Востоке активно получают участники СВО и сотрудники ОПК


На консервном заводе в Симферополе изъяли 12 тонн небезопасного сырья

Подросток на Мersedes сбил пешехода на трассе в Керчь

Прогноз погоды в Крыму на 10 августа

Анастасия Гридчина: В Симферополе, в стенах гостеприимного Дома дружбы народов, состоялась торжественная презентация военно-патриотических изданий, увидевших свет в 2025 году благодаря усилиям Медиацентра им. И. Гаспринского


«Ротор» обыграл «Уфу» в матче Первой лиги

«Удары по лицу здесь запрещены»: Максим Бабанин позвал на тренировки слабослышащих детей

Тайна? Секретная покойница с Троекуровского может быть дочкой космонавта

Режиссер Юрий Бутусов погиб во время купания в море в Болгарии














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *