Медичний генетик доктор Джон Грем із Cedars-Sinai десятиліттями досліджував дивний стан, який переслідував його сім’ю: адентія, відсутність зубів. Це був не випадок з одним зубом, що випав, а серйозний генетичний дефект, при якому зуби або не розвиваються повністю, або випадають передчасно, зачіпаючи кілька поколінь. Цей випадок показує, як індивідуальні медичні загадки можуть стимулювати наукові прориви.
Сімейний стан
Сам доктор Грем народився із зубами, які випали невдовзі після народження і більше ніколи не були замінені на постійні. Його мати, брати та сестри, а також його діти та онуки страждали від цього ж стану. Така сильна сімейна закономірність відразу ж вказувала на генетичну причину, але її виявлення виявилося непосильним завданням протягом багатьох років. Стан не є рідкісним в ізоляції – до 10% американців страждають від відсутності всього одного зуба – але багатозуба форма, що спостерігається в сім’ї Грема, зачіпає менше 0,5% населення, що робить її набагато менш вивченою проблемою.
Пошуки гена
Перші спроби виявити відповідальний ген у 2010 році були утруднені через обмеження технології секвенування геному. Дані були «зашумлені», тобто помилки та неоднозначності були поширені, а початкові сканування вказували на широку ділянку хромосоми 1, що містить понад 300 потенційних мутацій. Це робило звуження кола підозрюваних майже неможливим. Лікар Грем майже відмовився від пошуків, наближаючись до виходу на пенсію.
Проривна співпраця
Обурюваний почуттям наставництва і подяки доктор Педро Санчес, колишній студент медичного університету Грема, прийняв виклик. Санчес та його команда повторно секвенували геноми порушених і незачеплених членів сім’ї, виділивши єдину мутацію у тій області хромосоми 1, яку Грем раніше досліджував. Ця мутація знаходилася в гені, що кодує фактор диференціювання кератиноцитів 1 (КДФ-1), білок, що має вирішальне значення для розвитку шкіри та зубів.
Мутація підтверджена
Подальше секвенування у 21 члена сім’ї підтвердило зв’язок: мутація була у всіх 11 порушених людей і була у 10 незачеплених. Комп’ютерне моделювання потім показало, що ця однобуквенна зміна в гені КДФ-1 дестабілізувала білок, спотворила його форму та порушила його функцію у формуванні зубів. Результати було опубліковано у Міжнародному стоматологічному журналі.
Наслідки та майбутні дослідження
Відкриття не пропонує ліки від адентії, але воно приносить полегшення сім’ї Грема і може призвести до більш ранньої діагностики. Що важливіше це може зміцнити аргументи на користь кращого стоматологічного страхового покриття імплантатів, які часто вважаються косметичними, а не медично необхідними. Адентія — це лише естетична проблема; вона може призводити до труднощів при жуванні та мовленні, а також до проблем із психічним здоров’ям у підлітків.
Рідкісність мутації КДФ-1 також свідчить про її еволюційне значення. Команда виявила, що порушена ділянка гена залишалася практично незмінною у 421 виду тварин, що вказує на його критичну роль у розвитку. Цей випадок нагадує, що навіть найрідкісніші статки можуть розкривати фундаментальні ідеї про людську біологію.
