Ученые создают инструмент для выявления генов, связанных с психическими заболеваниями мозга

Ученые создают инструмент для обнаружения генов, связанных с психическими заболеваниями, заболеваниями головного мозга
                Лаборатория медицинской школы UNC доктора наук Хеджунг Вона изучает генетические основы психических состояний и нейродегенеративных заболеваний. Предоставлено: Hyejung Won Lab, Медицинский факультет UNC.

Ученые из Медицинской школы UNC и коллеги создали новый вычислительный инструмент под названием H-MAGMA для изучения генетических основ девяти нарушений головного мозга, включая идентификацию новых генов, связанных с каждым расстройством.
                                                                                       

Исследование, опубликованное в Nature Neuroscience, выявило, что гены, связанные с психическими расстройствами, обычно выражаются в раннем возрасте, подчеркивая вероятность того, что этот ранний период жизни является критическим для развития психических заболеваний. Исследователи также обнаружили, что гены, связанные с нейродегенеративным расстройством, экспрессируются в более позднем возрасте. Наконец, ученые связали эти связанные с расстройством гены с определенными типами клеток мозга.

«Используя H-MAGMA, мы смогли связать некодирующие варианты с их генами-мишенями, что ранее ограничивало возможности ученых выводить биологически значимые гипотезы из общегеномных ассоциативных исследований заболеваний мозга», — сказал он. старший исследователь Хеджунг Вон, доктор философии, доцент кафедры генетики Медицинского факультета UNC и член Центра нейронаук UNC. «Кроме того, мы обнаружили важную биологию, лежащую в основе генетики мозговых расстройств, и мы считаем, что эти молекулярные механизмы могут служить потенциальными мишенями для лечения».

Заболевания головного мозга, такие как шизофрения и болезнь Альцгеймера, являются одними из самых обременительных заболеваний во всем мире. Но вариантов лечения мало, в основном из-за нашего ограниченного понимания их генетики и нейробиологических механизмов. Исследования геномных ассоциаций (GWAS) произвели революцию в нашем понимании генетической архитектуры, связанной со многими состояниями здоровья, включая нарушения, связанные с мозгом. GWAS — это метод, который позволяет исследователям сравнивать генетические последовательности людей с определенной чертой — например, расстройством — для контроля субъектов. Исследователи делают это, анализируя генетические последовательности тысяч людей.

«На сегодняшний день мы знаем о сотнях геномных областей, связанных с риском развития расстройства у человека», — сказал Вон. «Однако понимание того, как эти генетические варианты влияют на здоровье, оставалось непростой задачей, поскольку большинство вариантов расположены в областях генома, которые не производят белки. Их называют некодирующими генетическими вариантами. Таким образом, их конкретные роли не были четко определены определен «.

Предыдущие исследования показали, что хотя некодирующие варианты не могут напрямую кодировать белки, они могут взаимодействовать и регулировать экспрессию генов. То есть эти варианты помогают регулировать то, как гены создают белки, даже если эти варианты не приводят напрямую или не создают код для создания белков.

«Учитывая важность некодирующих вариантов и то, что они составляют большую часть результатов GWAS, мы стремились связать их с генами, с которыми они взаимодействуют, используя карту взаимодействия хроматина в мозге человека», — выиграл сказал. Хроматин — это плотно упакованная структура ДНК и белков внутри клеток, сложенная в ядре для поддержания нормального здоровья человека.

Вон и его коллеги использовали эту карту для определения генов и биологических принципов, лежащих в основе девяти различных заболеваний мозга, включая психиатрические состояния, такие как шизофрения, аутизм, депрессия и биполярное расстройство; и нейродегенеративные расстройства, такие как болезнь Альцгеймера, Паркинсона, боковой амиотрофический склероз (БАС) и рассеянный склероз (МС).

Используя вычислительный инструмент H-MAGMA, Вон и его коллеги могли связать некодирующие варианты с их взаимодействующими генами — генами, уже причастными к предыдущим результатам GWAS.

Другим важным вопросом при заболеваниях головного мозга является определение клеточной этиологии — клеток, вовлеченных в основную причину заболевания. Это особенно важно, так как мозг представляет собой сложный орган с множеством различных типов клеток, которые могут действовать по-разному в ответ на лечение. В попытке найти критические типы клеток для каждого расстройства головного мозга исследователи обнаружили, что гены, связанные с психическими расстройствами, высоко экспрессируются в глутаматергических нейронах, тогда как гены, ассоциированные с нейродегенеративными расстройствами, высоко экспрессируются в глие, что дополнительно демонстрирует, как два кластера расстройства расходятся от друг друга.

«Более того, мы классифицировали биологические процессы, имеющие решающее значение для беспорядков», — сказал Вон. «Из этого анализа мы обнаружили, что образование новых клеток головного мозга, регуляция транскрипции и иммунный ответ необходимы для многих нарушений головного мозга».

Вон и его коллеги также составили список общих генов для психических расстройств, чтобы описать общие биологические принципы, которые связывают психические расстройства.

«Среди общих генов мы еще раз определили ранний процесс развития мозга как критический, а нейроны верхнего слоя — как основные типы клеток», — сказал Вон. «Мы представили молекулярный механизм, который подчеркивает, как один ген может влиять два или более психиатрических заболевания. «

H-MAGMA общедоступна, так что этот инструмент может быть широко применим и доступен для сообщества генетиков и нейробиологов, чтобы помочь расширить исследования, с конечной целью помочь людям, страдающим заболеваниями мозга ./p>

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *