Lehner国家心理健康研究所的科学家研究了神经精神疾病的遗传凋亡。戏弄相关的基因结果表明相对简单。例如,精神分裂症与一些360个基因的小变异相关联。

问题是识别那些 真的 物质 - 罪魁祸首基因变体,其可以变成预测性测试,类似于BRCA基因用于乳腺癌。

这就是墙壁进来的地方。尽管工具日益复杂和最佳努力,但疾病相关基因的复杂网页及其互动多年来患有了卑微的科学家。

大约十年前,Lehner开始倡导一个大胆的项目:一体化的甲板,蛮力小组努力,调查跨越寿命的人类大脑的整个遗传景观。神经科学家Pamela Sklar博士在西奈山在2017年逝世,很快跳上了船上。

通过将个体基因组地图集成到谷歌地球的数字指南中,莱切和其他遗传学家将有丰富的数据来源,最终可能导致神经精神障碍的根源。

向2015年闪现前往2015年,他们的愿景以5000万美元的政府赞助的财团的形式来了解,称为Physuredode。十五个个别团队获得了超过2,000人的大脑 - 以前闻所未闻的规模 - 挑剔他们的  遗传秘密.

上周,Phangendode团队在10篇论文中发布了他们的第一批结果 出版于 科学 和姐姐的期刊。他们的模型不仅编目了基因,还包括基因组的“暗物质”的部分,其包含调节基因表达的代码,以及两个元素如何相互作用。

补充这些遗传数据是关于大脑的各种细胞类型和寿命的发育变化的信息 - 从健康的大脑和来自精神分裂症,自闭症或双相情感障碍的人的发展。

“这是一个大规模的事业,” 说过 哥伦比亚大学的克里斯汀·丹尼博士没有参与该项目。 “这是非常惊人的。”

预测力量

要清楚,Phangendode联盟并没有破解精神病疾病的遗传密码。

“我们并未声称以最偏远的方式弄清楚这些疾病的潜在机制,或者你将如何发展 设计毒品,但我们正在突出基因,途径,以及与这些疾病相关的细胞类型,“ 说过 Mark Gerstein博士在耶鲁大学,他们在几个公布的项目中工作。

数据Trove已经产生了新的见解。以前的研究发现不同大脑中基因表达的众异,但为什么这是脑生物学的意义尚不清楚。

在 其中一个研究 由Gerstein领导,团队通过数据集进行梳理,以识别倾向于在一起的基因组,并且通常具有类似的功能。他们将先前与DNA中的调节元件相关的特定基因联系起来,这些细胞疾病有助于确定可能实际促成疾病的遗传元素。

然后,该团队将这些数据与大脑中单个细胞的基因表达模式集成到监管网络中。很酷的部分?人们之间的大多数基因表达差异是因为大脑在大脑中具有不同比例的细胞类型,随着年龄和疾病而变化,如自闭症。他们深入挖掘,他们将监管网络嵌入到疾病预测的深度学习模型中,而该模型比以前的尝试更好地工作了六倍。

尽管有遗传性高,但“人们没有关于潜在的基因变异性”与精神疾病的症状的机制有关的任何线索, explained Gerstein。 “我们开始填补这一点。”

关键时期

另一项研究,由Nenad Sestan博士在耶鲁博士领导,专注于一个不同的问题:为什么开发自闭症或精神分裂症的风险随着时间的推移而变化?换句话说,有没有“临界窗口”,其中疾病相关基因具有最大的影响?

该团队分析了大脑中16种不同地点的所有年龄段的人的组织。其中一些样品是健康的,其他样品来自被诊断患有疾病的人。跟踪基因表达与胎儿阶段的其他分子事件到成年期,该团队发现了两个主要的遗传动荡:早期产前发育和(你猜到了)早期青春期。

进一步分析揭示了与神经精神障碍相关的特定细胞类型中的基因网络 - 研究人员称之为“模块”。其中之一被称为ME37,含有先前涉及神经元互相交流,学习和记忆或神经发生的基因 - 大脑中新神经元的诞生。

更重要的是,数据集的丰富性允许团队开始解析特定疾病的特征模块,这通常在症状发作前几个月甚至几年。

以前的 学习 发现与神经元信号相关的基因往往表达于自闭症,双极和精神分裂症中的常见。但是,这里的分析揭开了将自闭症分开的进一步细节。负责包装神经递质的化学信使的一组基因,即在神经元穿过神经元的信息 - 在双极和精神分裂症中特别活跃,但不在自闭症中。在年轻阶段检测到与自闭症相关的模块,而精神分裂症和双极性的模块 - 这开始在年轻的成年期展示症状 - 也似乎在生活后面形成。

“拥有这种洞察力将有助于我们建立一些潜在的原因以及它们对神经精神疾病的意义,以及创造新的,可测试的假设,”斯特坦说。他们还可以揭示治疗可能最有效的关键窗口。

第一步

Gerstein和Sestan的结果只是Physualencode发布的结果。

其他研究 研究了对DNA的重复大块的效果造成开发精神分裂症的风险。 还有其他人 检查了MicroRNA网络,调节基因表达的分子,而不是单一基因,目标是更好地理解复杂神经精神障碍的根本原因。

总的来说,基因组图集代表了第一步。

虽然许多领域欢迎项目作为资源,但其他人质疑其最终用途。

对于休斯顿大学的Dan Graur博士,该项目可能会从Get-Go中注定。神经精神疾病本身是定义和异质的。如果你在基因组中含有数百万变种的情况相关,最终你会发现一些似乎重要的东西,而是仅仅是虚假的。

卡迪夫大学迈克尔奥多多瓦博士也持怀疑态度。 “这些出版物很重要,但他们没有提供遗传变化如何为脑病有助于脑病的明确答案......这些是合理的实质性步骤,但它们只是措施。”

Psychendode团队同意这只是一个开始。

“努力等努力解决如何将分子,基因及其监管要素与人类行为中的单一细胞联系起来,从单一的细胞与人类行为中的更高水平。” “然而,持续的调查是必要的,我们设想未来的工作将为人类大脑起源,发展和健康和疾病的功能提供额外的见解。”

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