Neuropsichiatrinės ligos ląstelių ir genetinių šaknų stebėjimas

Neuropsichiatrinės ligos ląstelių ir genetinių šaknų stebėjimas

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Nauja analizė atskleidė išsamią informaciją apie genetinę smegenų ląstelių variaciją, kuri galėtų atverti naujas galimybes tikslingai gydyti tokias ligas kaip šizofrenija ir Alzheimerio liga.

Išvados, paskelbtos gegužės 23 d Mokslas, buvo daugiainstitucinio bendradarbiavimo, žinomo kaip PsychENCODE, kurį 2015 m. įkūrė Nacionaliniai sveikatos institutai ir kuriuo siekiama naujo supratimo apie genomo įtaką neuropsichiatrinėms ligoms, rezultatas. Tyrimas buvo paskelbtas kartu su susijusiais tyrimais m Mokslas, Mokslo pažangair Mokslas Transliacinė medicina.

Ankstesni tyrimai nustatė tvirtą ryšį tarp žmogaus genetikos ir tikimybės susirgti neuropsichiatrinėmis ligomis, sako Markas Gersteinas, Jeilio medicinos mokyklos biomedicininės informatikos profesorius Albertas L. Williamsas ir vyresnysis naujojo tyrimo autorius.

„Genetikos ir jūsų jautrumo ligoms ryšys yra daug didesnis smegenų ligų nei vėžio ar širdies ligų atveju“, – sakė Gersteinas. „Jei jūsų tėvai serga šizofrenija, jums yra daug didesnė tikimybė susirgti nei širdies liga, jei jūsų tėvai serga šia liga. Šios su smegenimis susijusios ligos yra labai paveldimos.”

Tačiau mažiau aišku, kaip ši genetinė variacija sukelia ligą.

„Mes norime suprasti mechanizmą”, – sakė Gersteinas. „Ką tas geno variantas veikia smegenyse?”

Naujojo tyrimo metu mokslininkai siekė geriau suprasti atskirų smegenų ląstelių tipų genetinę variaciją. Norėdami tai padaryti, jie atliko kelių tipų vienos ląstelės eksperimentus su daugiau nei 2,8 milijono ląstelių, paimtų iš 388 žmonių smegenų, įskaitant sveikus asmenis ir kitus, sergančius šizofrenija, bipoliniu sutrikimu, autizmo spektro sutrikimu, potrauminio streso sutrikimu ir Alzheimerio liga. liga.

Iš šio ląstelių telkinio mokslininkai nustatė 28 skirtingus ląstelių tipus. Tada jie ištyrė genų ekspresiją ir reguliavimą tuose ląstelių tipuose.

Vienos analizės metu mokslininkai sugebėjo susieti genų ekspresiją su variantais „aukštesniuose“ reguliavimo regionuose, genetinio kodo bitais, esančiais prieš atitinkamą geną, kurie gali padidinti arba sumažinti geno ekspresiją.

„Tai naudinga, nes jei turite dominantį variantą, dabar galite susieti jį su genu”, – sakė Gersteinas. „Ir tai tikrai galinga, nes padeda interpretuoti variantus. Padeda suprasti, kokį poveikį jie daro smegenims. Ir kadangi nagrinėjome skirtingų tipų ląsteles, mūsų duomenys taip pat leidžia susieti tą variantą su atskiru ląstelių tipu. veiksmas“.

Tyrėjai taip pat įvertino, kaip tam tikri genai, pvz., susiję su neurotransmiteriais, skiriasi tarp individų ir ląstelių tipų, o skirtingų tipų ląstelių kintamumas paprastai buvo didesnis nei tarp individų. Šis modelis buvo dar stipresnis genams, koduojantiems baltymus, skirtus gydymui nuo narkotikų.

„Ir tai apskritai tinka vaistui”, – sakė Gersteinas. „Tai reiškia, kad tie vaistai patenka į tam tikrus ląstelių tipus ir neveikia visų jūsų smegenų ar kūno. Tai taip pat reiškia, kad tie vaistai greičiausiai nebus paveikti genetinių variantų ir veikia daugeliui žmonių.”

Naudodami analizės gautus duomenis, mokslininkai sugebėjo nustatyti ląstelių tipo genetinio reguliavimo tinklus ir tarpląstelinius ryšio tinklus, o tada prijungti šiuos tinklus į mašininio mokymosi modelį. Tada, naudodamas individo genetinę informaciją, modelis galėtų numatyti, ar jie neserga smegenų liga.

„Kadangi šie tinklai buvo sunkiai užkoduoti modelyje, kai modelis padarė prognozę, galėjome pamatyti, kurios tinklo dalys prie to prisidėjo“, – sakė Gersteinas. „Taigi galėtume nustatyti, kurie genai ir ląstelių tipai buvo svarbūs šiai prognozei. Ir tai gali pasiūlyti kandidatus į vaistų taikinius.”

Viename pavyzdyje modelis numatė, kad asmuo, turintis tam tikrą genetinį variantą, gali turėti bipolinį sutrikimą, o mokslininkai galėjo pastebėti, kad prognozė buvo pagrįsta dviem genais trijuose ląstelių tipuose. Kitame tyrėjai nustatė šešis genus šešiuose ląstelių tipuose, kurie prisidėjo prie šizofrenijos prognozės.

Modelis veikė ir priešinga kryptimi. Tyrėjai galėtų įvesti genetinį sutrikimą ir pamatyti, kaip tai gali paveikti tinklą ir asmens sveikatą. Gersteino teigimu, tai naudinga kuriant vaistus arba apžvelgiant, kaip vaistai ar jų deriniai gali būti gydomi.

Pasak mokslininkų, išvados kartu gali padėti palengvinti neuropsichiatrinių ligų tikslią medicinos metodą.

Siekdamas tęsti šį darbą, konsorciumas pateikė savo rezultatus ir modelį kitiems tyrėjams.

„Mūsų vizija yra ta, kad mokslininkai, besidomintys tam tikru genu ar variantu, gali panaudoti mūsų išteklius, kad geriau suprastų, ką jis veikia smegenyse, arba galbūt identifikuotų naujus kandidatus į narkotikų taikinius, kad galėtų daugiau ištirti“, – sakė Gersteinas.