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一项大型脑研究寻找精神疾病源头

作者:中小学教育
出处:www.lunrr.com
时间:2020-04-03

作者:任芳艳资料来源:中国科学新闻发布日期:2019/1/17 8:51:23

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大脑科研究寻找精神疾病的来源

研究人员分析了大量大脑样本,以找出精神疾病和基因之间的联系。图片来源:科学图片库

■本报见习记者任芳艳(Ren Fangyan)早就发现精神分裂症和自闭症具有高度遗传性,但这些神经精神疾病的病因非常复杂,涉及大量调控基因,发病机制仍不清楚。

最近,心理战代码项目的研究人员在《科学》及其子期刊上发表了几篇论文。基于对脑组织的数以千计的大量分析,他们取得了一些前所未有的发现,这可能在探索神经精神疾病的发病机制中发挥作用。

“精神疾病本身是一种复杂的多基因疾病,但核心组织器官是大脑。我们直接以人脑组织为对象,研究基因表达调控等方面的差异。”中南大学生命科学学院副教授陈超在接受《中国科学报》采访时说。作为心理编码项目的参与者之一,中南大学生命科学学院教授陈超和刘春雨在《科学》及其附属出版物《科学—转化医学》上共同发表了三项研究成果。

致病之谜

不同于单一基因变异引起的疾病。精神分裂症等神经精神疾病的前提非常复杂,有数百个相关基因。

基因水平的变异将导致基因转录异常,这进一步表现为大脑的功能或结构异常。这些不同的次要前提是相互关联和起作用的,最终导致外部行为层面的症状。

在过去的几十年里,科学家发现了许多与精神疾病相关的基因变异。它们如何与环境因素相互作用,并在大脑发育过程中共同影响精神疾病的发生?这是一个需要进一步解决的问题。

然而,有许多基因与发病机制有关,而单一基因的影响毕竟是有限的。更复杂的是,在非编码区,即使脱氧核糖核酸转录的产物不是蛋白质,也会产生一些调节化学物质。

陈超等人的研究将基因、小分子核糖核酸和非编码核糖核酸聚集在一起。从网络层面开始,他们剥去茧,找出与疾病高度相关的部分,然后确定那些上游的、在网络中起核心作用的监管要素。

”这种情况需要相对较大的样本量来发现基因表达的这些相对较小的差异。样本数量影响结果的重要性和可靠性。”陈超说。

Clear the Clouds

陈超和他的同事参与的心理战代码项目是由美国国家卫生研究院于2015年发起的。该项目提供大量人脑组织样本和基因组测序数据,通过基因组学研究神经精神疾病的发病机制。

基于来自PsychENCODE项目的1695个大脑样本的测序数据,陈超及其合作者通过全基因组差异表达分析发现,精神分裂症、双相障碍和自闭症患者中超过25%的基因转录组与正常大脑相比具有差异表达或差异剪切,从而为神经精神疾病的临床药物治疗提供了思路。这项研究最近发表于《科学》年。

此外,陈超等人还发现,不同类型的细胞,如神经元和胶质细胞,在治疗精神分裂症和双相情感障碍中发挥着不同的作用。

他们整合了由394个人脑样本组成的3组不同的人脑转录组数据,并在构建的共表达网络中发现了与精神分裂症相关的基因共表达模块。该模块富集携带罕见变异的精神分裂症风险基因,其中转录因子POU3F2是该模块的关键调节因子,其对模块中小分子核糖核酸和其他信使核糖核酸的表达起调节作用。

解开核糖核酸过去被认为是基因组中的“暗物质”和“鸡肋”。在以前的研究中,研究者较少关注CNV(拷贝数变异)区未编码核糖核酸的功能。然而,陈超等人在《科学—转化医学》年发表的另一项研究却走了相反的方向,聚焦于10个CNV地区的长链非编码核糖核酸,发现其中一个CNV地区(22q11.2)有更多的“声音”长链非编码核糖核酸DGC r5。

陈超告诉《中国科学报》,如果把每个基因对疾病风险的影响比作一个蓄水池,其他元素就扮演了“涓滴”的角色,而DGCR5更像一个“大水龙头”。

”DGC R5位于整个功能链的上游,将影响神经的分化和发育。它的异常会导致神经分化的异常。这也部分解释了为什么CNV地区缺少22q11.2会增加精神分裂症的风险。”陈超说。

下一步

“他们使用了大量的人脑样本,这太神奇了。”中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员许志恒评论说。

”这一系列的研究为我们了解精神分裂症和其他精神疾病提供了很多信息,包括发病机制和相关网络,也为后续研究提供了很多思路,包括动物模型研究选择哪些基因和信号通路,这也将对未来的临床治疗和诊断有潜在的帮助。如果这些结果能够在动物模型中得到验证,那么了解精神分裂症的发病机制就更有意义了。”许志恒说道。

对于陈超和其他研究人员来说,未来需要做更多的研究。以精神分裂症为例,“这并不意味着当一个人20岁时,他的大脑会突然改变。事实上,从受精卵到成人大脑的全面发育,其发病机理反映在整个发育阶段。”陈超说。

“以下研究也可能集中于不同的调节水平,如不同水平的甲基化变化和蛋白质水平的变化,以揭示遗传信号在大脑发育不同阶段的调节作用。”陈超说。

陈超说,“支持精神疾病研究的核心器官是人脑。我们的论文也直接研究人脑。”

目前,中国有一个人脑组织图书馆合作联盟,“但可以收集的自闭症、精神分裂症等精神疾病样本很少,与国外资源相比,在质量和数量上仍有一定差距。”陈超说。

相关论文信息:DOI : 10.1126/Sctranslmed。AAT 8178

DOI :10.1126/SciTranslmed。AAT 6912

《中国科学报》 (2019-01-17第三版国际)

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