Apabila anak Erin Lopes 'Tommy berusia 15 bulan, dia menjadi cemas apabila dia berhenti berkata "ya" dan "tidak" dan memandangnya. Ia tidak akan sampai dia berusia tiga tahun bahawa Tommy akhirnya didiagnosis dengan autisme.
Tommy mempunyai dua orang sepupu pertama mengenai spektrum autisme, jadi Lopes menyangka ia berlari dalam keluarga. Jadi dia lega apabila anak perempuannya, Evee Bak, yang dilahirkan 17 bulan selepas Tommy, bercakap dengan penuh hukuman oleh hari ulang tahunnya yang kedua. Kanak-kanak itu kelihatan tidak berada pada spektrum autisme-apa yang menganjurkan autisme hari ini memanggil "neurotipikal."
Kanak-kanak Erin menerangkan soalan yang saintis misteri selama beberapa dekad: Memandangkan autisme, gangguan perkembangan yang merosakkan keupayaan seseorang untuk berkomunikasi dan berinteraksi, diwarisi dalam kebanyakan kes, kenapa perempuan mendapatkannya pada kadar yang lebih rendah daripada lelaki? Mengikut kajian 2011 oleh pasukan pakar psikiatri dan pakar pediatrik antarabangsa, hampir seperempat saudara lelaki autistik mungkin berada pada spektrum, tetapi kadar itu menurun kepada 9 peratus untuk adik-beradik.
Para saintis telah menumpukan sejarah untuk mengkaji "kuartet" dua ibu bapa biologi dan dua kanak-kanak autistik. Tetapi lebih banyak penyelidikan baru-baru ini menyeru untuk mempelajari lebih lanjut mengenai adik-beradik yang tidak terjejas - terutamanya kanak-kanak perempuan. Dan dalam era di mana para penyelidik dapat memetakan genom manusia secara beramai- dan telah mengenal pasti 100 kawasan genetik yang dipercayai dikaitkan dengan autisme-terdapat keperluan untuk banyak data DNA dari adik-beradik autistik dan neurotipikal.
"Kami ingin tahu, 'Adakah sebabnya mereka tidak mempunyai diagnosis?'" Kata Alycia Halladay, ketua sains sains Autisme Sains Foundation, yang membiayai Projek Suster Autisme di Hospital Gunung Sinai di New York City, University of California di San Francisco dan Broad Institute di Cambridge, Mass. Setakat ini, penyiasat telah mengumpul sampel genetik daripada lebih 5, 000 keluarga.
Sebahagian yang membingungkan, katanya, adalah bahawa beberapa saudara perempuan mempunyai mutasi genetik yang sama seperti adik-beradik mereka tetapi tidak akan mengembangkan gejala yang dikaitkan dengan autisme, seperti tingkah laku berulang dan cabaran komunikasi. "Kita perlu terlebih dahulu mengetahui apa faktor perlindungan, " kata Halladay. "Kemudian kita boleh menggunakan maklumat ini untuk membangunkan terapi untuk kedua-dua lelaki dan perempuan."
Bagi Lopes, idea menyumbang kepada penyelidikan autisme untuk memahami asas genetiknya sebagai sebuah keluarga yang masuk akal. Selepas Tommy didiagnosis pada tahun 2003, dia telah kecewa dengan penyelidikan yang telah mencadangkan terapi seperti mencuba gluten- dan diet tanpa kasein atau mengelakkan pewarna makanan - tetapi menawarkan beberapa pandangan biologi yang lain. "Saya mahu memahami apa sebenarnya yang mengganggu perkembangan Tommy, tetapi saintis tidak dapat menerangkan patologi autisme, " kata Lopes, seorang pengamal jururawat di Philadelphia. Mereka tidak dapat menjelaskan apa yang menyebabkan seorang kanak-kanak kurang minat dalam penglibatan sosial dan mengambil masa lebih lama untuk belajar bagaimana bercakap sementara anaknya yang lain berkembang pada kadar yang diharapkan.
Dia juga suka termasuk Evee. "Adik-beradik sangat penting antara satu sama lain dan sekarang mereka mempunyai cara untuk membantu, " kata Lopes, yang dengan suaminya mengasaskan pertandingan bola sepak amal lapan tahun lalu dengan Yayasan Sains Autisme. "Jika ada sesuatu yang kita boleh belajar tentang solek genetiknya yang dapat membantu saudaranya, itu bermakna kepada kita."
Jadi tiga tahun yang lalu, keluarga empat mengambil perjalanan jalan ke Mt. Sinai di New York City. Mereka masing-masing meludah dalam tiub pengumpulan dan menyerahkan DNA mereka kepada sains. "Ia adalah sesuatu yang tidak pernah berlaku sebelum ini, " kata Evee, kini 17. "Saya merasa penting berada di sana kerana ia adalah tentang saudara perempuan."
Beg 'gen' trik genetik baru
Memecah kod genetik autisme tidak pernah menjadi lebih mendesak. Pada bulan April, Pusat Pengendalian Penyakit mengumumkan bahawa ia telah meningkatkan anggaran kanak-kanak dengan autisme sebanyak 15 peratus - sehingga 1 dalam 59 dari 1 dalam 68 dari beberapa tahun yang lalu. Angka-angka yang dikemaskini mencerminkan sebahagian besar peningkatan diagnosis kanak-kanak hitam dan Hispanik yang tidak pernah diwakili dalam laporan terdahulu.
Pada masa yang sama, penyelidik mendapati bahawa autisme mungkin lebih kompleks daripada yang pernah dibayangkan. "Tidak ada autisme. Kami belajar ada banyak autisme, "kata Dean Hartley, pengarah kanan penemuan genom dan sains translasi di organisasi advokasi bukan milik Autism Speaks. Sesetengah penyelidik kini melihat autisme sebagai satu siri gangguan yang bekerja pada pelbagai laluan biokimia di dalam otak. Itu bukan lagi minat yang meningkat dalam peranan persekitaran dalam menghidupkan gen tertentu-bidang yang berkembang pesat yang dikenali sebagai epigenetik. "Persoalan seterusnya adalah cara untuk membangunkan ubat-ubatan khusus untuk semua bentuk yang berbeza, " kata Hartley.
Fueling penemuan ini meningkatkan akses kepada penjujukan genom seluruh, yang membolehkan para penyelidik untuk mengetuk semua pasangan asas DNA 3 juta orang dan melihat mutasi yang jarang berlaku. Sejak genom manusia pertama disusun pada tahun 2003, teknologi telah menurun secara dramatik. Autism Speaks menjalankan pangkalan data awam yang mengandungi lebih daripada 7, 200 genom dipetakan orang dengan autisme dan ahli keluarga mereka. Yayasan Simons juga telah mengumpul sampel genetik daripada 2, 600 keluarga dengan seorang kanak-kanak dengan autisme dan ibu bapa dan adik-beradik yang tidak terpengaruh. Pangkalan data membantu para penyelidik mengesan keturunan gen autisme-serta mengenal pasti apa yang dikenali sebagai mutasi "de novo" yang muncul dengan sendirinya tanpa pautan genetik yang jelas dan menyumbang kurang dari seperlima kes.
Kelebihan melihat adik-beradik adalah mereka berkongsi 50 peratus daripada gen kanak-kanak autistik, menerangkan Stephen Scherer, pengarah Pusat Genomik Gunaan di Hospital untuk Kanak-Kanak Sakit di Toronto. Kumpulannya telah menjejaki lebih dari 4, 000 keluarga, termasuk satu dengan enam anak pada spektrum. "Jika adik-adik tidak berpengaruh mempunyai mutasi yang sama tetapi tidak mempunyai autisme, ia menunjukkan mutasi tidak terlibat dalam autisme keluarga, " katanya. Atau penyelidik perlu memikirkan gabungan kekuatan yang kompleks yang mungkin mengaktifkan gen tertentu, sama ada diet, kejadian dalam rahim atau seperti dalam keadaan adik perempuan yang tidak terjejas, hormon wanita. "Kami melihat genetik sebagai beg trik untuk memahami pemahaman laluan baru, " katanya. "Petua-petanda kecil yang sering datang dari adik-beradik adalah apa yang akan mendorong penyelidikan kita ke hadapan."
Rahsia usus
Seorang saintis data Stanford berfikir saudara-saudara neurotipikal akan membantu menyelesaikan satu lagi misteri: Kenapa adik-beradik mereka dengan autisme mempunyai flora usus yang berbeza? "Kami mengetahui bahawa 90 peratus kanak-kanak dengan autisme mempunyai masalah berkaitan usus seperti penyakit radang usus, " kata Dennis Wall, profesor pediatrik, psikiatri dan sains data bioperubatan di Stanford Medical School. Dia mengesyaki terdapat beberapa jenis bakteria unik dalam microbiomes kanak-kanak ini, tesis yang disokong oleh kerja-kerja baru-baru ini pasukan Arizona State University yang telah meningkatkan gejala gastrointestinal 18 pesakit dengan autisme yang telah menerima pemindahan tahi sehat.
Memandangkan mikrobiotik boleh dipengaruhi oleh segala-galanya dari tekanan, diet, tidur dan senaman, beliau meramalkan bahawa adik-beradik akan menjadi perbandingan yang sempurna dan menjelaskan sama ada usus itu boleh menjadi punca autisme.
"Saudara-saudara yang tidak terjejas, terutamanya mereka yang berumur dekat dengan kanak-kanak yang terjejas, mewakili kawalan ideal persekitaran keluarga, " kata Wall. "Kanak-kanak ini tinggal di rumah yang sama. Mereka menghirup udara yang sama dan umumnya makan makanan yang sama, terutama jika mereka Amerika. Mereka akan makan banyak makaroni dan keju, pasta biasa dan nuggets ayam. "Memandangkan kanak-kanak dengan autisme cenderung untuk menjadi pemetik yang terkenal, dia berkata ia juga bernilai meneroka sama ada agen mikrobiologi tertentu membawa kepada makan terhad dan mengubah mereka mikrobiotik pada awal.
Setelah menyelesaikan kajian perintis yang kecil yang menunjukkan perbezaan yang signifikan dalam flora usus bersama dengan tanpa autisme, Wall mendapati rakan kongsi korporat di Genome Kedua, sebuah syarikat bioteknologi Bay Area yang mendapat bantuan $ 2.1 juta daripada Institut Kesihatan Nasional, untuk menjalankan kajian yang lebih besar. Penyelidik baru-baru ini merekrut 150 keluarga dengan sekurang-kurangnya seorang kanak-kanak dengan autisme dan satu tanpa di mana kanak-kanak itu berumur lapan tahun dan kurang daripada dua tahun dan mengumpul tiga sampel najis selama tiga minggu. (Makan khas dikawal untuk.) Selepas menjejaki sampel, penyelidik berharap untuk mengenal pasti strain tertentu dan mengetahui bagaimana mereka mempengaruhi tingkah laku otak. "Itu akan memberi kita pemahaman yang lebih baik tentang apa yang mikroba terapeutik dapat memperbaiki gejala GI dan tingkah laku mereka, " kata Karim Dabbagh, ketua saintifik Genome Kedua. "Kemudian kita boleh menterjemahkannya ke dalam dadah."
Keluarga Bak dan Lopes: Tim Bak, Erin Lopes, Evee Bak dan Tommy Bak. (Courtesy Evee Bak) Evee dan Tommy Bak, yang kini berusia 18 tahun, bermain dalam kumpulan bersama yang dikenali sebagai "Bak Pak" - dia pada gendang dan dia pada gitar dan piano. "Saya suka hubungan yang dimiliki oleh adik-beradik. Ia adalah satu yang unik. Kami kawan baik. Kami menonton TV bersama setiap pagi, "katanya. "Saya akan melakukan apa sahaja untuk memperbaiki kehidupan Tommy atau anak-anak lain pada spektrum."
Tommy, yang baru saja memulakan tahun pertama di Delaware County College di Media, Penn, mengatakan bahawa dia berasa istimewa ketika keluarganya pergi ke New York untuk menderma bahan genetik mereka. "Ia hanya untuk saya, " katanya sambil menambah bahawa dia berharap penyelidikan itu akan membawa kepada perkhidmatan yang lebih baik untuk meningkatkan komunikasi dan kemahiran hidup yang bebas untuk rakan-rakannya dengan autisme. "Kami akhirnya dapat mengetahui mengapa mereka bertindak balas terhadap situasi tertentu dan bagaimana untuk membantu mereka, " katanya. "Ini bermakna kita boleh memiliki tempat kita sendiri dan tidak perlu hidup dengan keluarga kita. Saya ingin mempunyai keluarga dan anak-anak suatu hari nanti. Saya ingin mempunyai perkara yang sama seperti orang lain. "
