Exceptionel genforskning kortlægger børns udvikling

Læger bruger størrelsen på babyers hoveder til at undersøge, hvor store og hvor udviklede deres hjerner er. Desuden synes der at være en sammenhæng mellem intelligens og størrelsen på børns hoveder - men de underliggende mekanismer, der afgør størrelsen på hovedet, har kun i ringe grad været undersøgt.

Men nu viser ny banebrydende international forskning med dansk deltagelse, at to nyopdagede genvarianter er afgørende for, hvordan kraniet vokser.

Forskningen er publiceret i det meget velansete videnskabelige tidsskrift Nature Genetics.

»Resultatet er kommet i hus på baggrund af et stort anlagt internationalt samarbejde. Det er exceptionel grundforskning, hvor vi finder nogle geners hidtil ukendte funktion. På baggrund af forskningen ved vi nu mere om, hvordan babyer udvikler sig,« fortæller Hans Bisgaard, overlæge, dr.med. og leder af Dansk BørneAstma Center samt professor i børnesygdomme ved Københavns Universitet.

Hans Bisgaard har sammen med ph.d.-studerende Eskil Kreiner Møller stået for en del af det danske bidrag til den nye forskning. Forskere på epidemiologisk afdeling på Statens Serum Institut har ligeledes bidraget fra Danmark.

Kæmpe samarbejde på tværs af Europa

Resultatet er skabt i et omfattende internationalt samarbejde, hvor forskere har kortlagt genetiske variationer i mange tusinde børn, primært fra Europa. De genetiske variationer er efterfølgende sammenlignet med et væld af fysiske parametre som vægt, højde, hovedstørrelse og disponering for forskellige lidelser som blandt andet astma, allergi og ekstrem fedme.

På den måde kan forskerne se, hvilke gener der står bag i udviklingen af forskellige fysiske parametre og lidelser.

Mere end tyve europæiske forskningsenheder har deltaget i samarbejdet og skabt resultater, der er utænkelige at opnå for én forskningsenhed alene. Årsagen er blandt andet, at det koster i omegnen af 3.000 kroner at lave en genetisk analyse af en enkelt person, altså omkring 60 millioner alene for at lave de genetiske analyser på de 19.000 børn der indgik i denne del af studiet.

Derfor er der en helt klar økonomisk begrænsning i de enkelte forskningsenheders mulighed for at lave de helt store studier selv.

»Når vi kigger på vores egen forskning, så har vi ’kun’ data fra en mindre forsøgsgruppe på cirka 1000 børn. Den kan vi ikke konkludere tilstrækkeligt på baggrund af. Men hvis vi kombinerer vores forsøgsgruppe med forsøgsgrupper fra hele Europa, så har vi flere tusinde forsøgspersoner sammenlagt. Derved bliver vores resultater meget mere solide og mindre omkostningstunge for den enkelte forskningsgruppe,« forklarer Hans Bisgaard.

Forskere kigger på mere end 2,5 millioner markører

I genomscanningerne af de mange børn har forskerne undersøgt variationer i over 2,5 millioner udvalgte markører spredt ud over børnenes genetiske arvemateriale. En markør er et punkt på kromosomet, der siger noget om, hvilke af kroppens molekylære byggesten (nukleotider, se faktaboks), som DNA'et er bygget af netop i det område.

Variationer i byggestenene omkring en specifik markør kan måske ændre på funktionen af generne i området og i sidste ende have indflydelse på eksempelvis, hvordan hovedet vokser under udviklingen af fosteret.

Ved at sammenligne de genetiske varianter ved markørerne med børnenes fysiske parametre kunne forskerne se, at børn med større hoveder også har en specifik genetisk variant omkring to markører på kromosom 12 ved generne kaldet SBNO1 og HMGA2.

Konklusionen er derfor: Hvis børn har nogle specifikke nukleotider i markørerne ved de her gener på kromosom 12, så har de også gennemsnitligt set større hoveder.

Det er omvendt genforskning

Normalt formulerer forskere først en hypotese om sammenhængen mellem et genom og en fysisk parameter, inden de laver deres forsøg. Det kunne f.eks. være, at SBNO1 har indflydelse på hovedstørrelsen. Den traditionelle fremgangsmåde kan dog begrænse forskerne i deres mulighed for at kigge på gener, de ikke forudgående har en idé om funktionen af.

Derfor valgte Hans Bisgaard og kolleger at gribe tingene an på en anden måde. Eskild Kreiner Møller forklarer:

»Vi tester hypotese-frit alle markører fordelt over hele genomet. Det vil sige, at vi ikke opstiller en hypotese om sammenhængen med en fysisk parameter, inden vi laver vores undersøgelser. Fordi markørerne ligeledes fortæller noget om nukleotiderne uden om markøren, kan vi kigge på, hvilke gener der ligger i området her, og som derfor formentlig bliver influeret.«

»På den måde går vi ind af bagdøren i biologien og griber forskningen an på en helt ny måde. Vi kigger på gener, som vi ikke tidligere har kendt til, og vi kan se, at variationer i de ukendte gener har indflydelse på de fysiske parametre, vi undersøger.«

Genstudier dækker også fedme og astma

Vi kigger på gener, som vi ikke tidligere har kendt til, og vi kan se, at variationer i de ukendte gener har indflydelse på de fysiske parametre, vi undersøger

Eskild Kreiner Møller

Det omfattende studie er dog ikke kun lavet for at undersøge størrelsen på børns hoveder - langt fra. Hver især har forskningsgrupperne i samarbejdet et interesseområde, de forsker i. Nogle forsker i fedme, andre i hovedstørrelser (forskningsgruppe fra Erasmus Medical Center, Rotterdam), mens Hans Bisgaard og kolleger er interesserede i astma og eksem blandt børn.

Men eftersom de genetiske analyser allerede er lavet, kan forskerne lige så godt lave en masse yderligere undersøgelser af børnene, som deres internationale samarbejdspartnere kan gøre brug af.

Derfor er alle børnene i studierne undersøgt med hensyn til alle tænkelige forhold. Data kan samarbejdspartnerne gøre brug af i deres egen forskning, og dermed lave langt mere solide resultater.

»Udgangspunktet er, at vi i vores forskningsenhed ved Dansk BørneAstma Center har kigget på gener i forhold til astma og eksem. Men vi har også undersøgt mange flere parametre, som vores samarbejdspartnere kan bruge. Ved at samle resultaterne fra alle studierne kan man lave statistiske analyser, som ellers ikke var mulige,« siger Hans Bisgaard.

Hvorvidt de genetiske varianter, der har indflydelse på hovedstørrelsen, også er med til direkte at gøre børn klogere, kan forskerne endnu ikke udtale sig om. Men de har skabt en ny viden, som andre forskere kan bruge i fremtidige undersøgelser.