Tamperės universiteto mokslininkų vadovaujamas tyrimas atskleidė su šizofrenija susijusius genus ir atskleidė mechanizmą, kuris sutrikdo paveiktų asmenų sinapsinį plastiškumą. Tyrėjai parodė trijų baltymų vaidmenį tarpininkaujant šizofrenijos plastiškumo sutrikimams. Išvados gali duoti pažadą naujų gydymo būdų kūrimui.
Buvo paskelbtas mokslinis darbas „Genetiniai šizofrenijos sinaptinio plastiškumo sutrikimo mechanizmai, atskleisti kompiuteriniu modeliavimu“. Nacionalinės mokslų akademijos darbai rugpjūčio 14 dieną.
Nors buvo padaryta didelė pažanga siekiant suprasti genų ir genetinių variantų ryšį su šizofrenija, šio psichikos sutrikimo genetiniai mechanizmai išlieka sunkiai suprantami. Taip yra iš dalies dėl to, kad nebuvo įmanoma patikrinti, kaip kiekvieno geno variantai ar pakitusi jų ekspresija veikia šizofrenijos simptomus ar fenotipus, kurie yra stebimos atskirų pacientų būklės ypatybės.
Skaičiavimo neurologijos pažanga dabar leidžia tyrėjams tirti psichikos sutrikimus naudojant skaičiavimo modeliavimą. Neseniai atliktame tyrime Tamperės universiteto mokslininkai bendradarbiavo su partneriais Norvegijoje ir JAV, kad sukurtų skaičiavimo modelį, skirtą genetinių ir molekulinių pokyčių poveikiui sinapsiniam plastiškumui patikrinti.
Sinaptinis plastiškumas – ląstelių mechanizmas, pagal kurį sinapsinių jungčių tarp neuronų stiprumas laikui bėgant stiprėja arba susilpnėja – yra labai svarbus mokymuisi ir atminčiai. Manoma, kad šio proceso sutrikimai prisideda prie šizofrenijos išsivystymo.
„Mūsų skaičiavimo modelis rodo, kad dėl specifinių su šizofrenija susijusių genų ekspresijos pokyčių pablogėja sinapsinis plastiškumas. Šią išvadą patvirtina tolesnė mūsų analizė, kai pakoregavome poligeninės rizikos balus iš genomo masto asociacijos tyrimų, kad įvertintume išskirtinį su plastiškumu susijusių genų rizika susirgti šizofrenija“, – sako Akademijos mokslinis bendradarbis Tuomo Mäki-Marttunenas, pagrindinis tyrimo autorius.
Viso genomo asociacijos tyrimai (GWAS) atliekami siekiant nustatyti statistinius ryšius tarp skirtingų genomo regionų ir konkretaus fenotipo. Šie tyrimai ypač naudingi tiriant poligenines sąlygas, tokias kaip šizofrenija, kurios atsiranda dėl šimtų ar tūkstančių genetinių variantų sąveikos.
„Nustatyta, kad pakoreguoti poligeniniai rizikos veiksniai koreliuoja su sutrikusia reakcija į regos dirgiklius, aptiktus mūsų bendradarbių atliktomis elektroencefalogramomis (EEG). Tai rodo, kad tam tikri su plastiškumu susijusių genų genetiniai variantai gali numatyti sutrikusią EEG atsaką. Mūsų skaičiavimo modelis todėl buvo įrodyta, kad jis tiksliai arba bent jau patikimiau prognozuoja šizofrenijos plastiškumo sutrikimą“, – sako Mäki-Marttunen.
Kitas žingsnis – atsižvelgti į aplinkos veiksnių poveikį
Anot Mäki-Marttunen, išvados yra svarbus žingsnis į priekį siekiant suprasti šizofrenijos mechanizmus, nes jie suteikia mechaninį poligeninį modelį, skirtą tirti su šia būkle susijusią vienos ląstelės lygio patologiją. Šiuo metu keli skaičiavimo modeliai atspindi kelių genų indėlį.
Tyrimai su gyvūnais atskleidė atskirų radikalių genetinių mutacijų poveikį ląstelių ir elgesio lygiuose. Kita vertus, nauji in vitro metodai atskleidė, kaip šizofrenijos fenotipai paveikiami perjungiant visą genomą tarp šizofrenija sergančių pacientų ir sveikų kontrolinių asmenų. Tačiau eksperimentiškai išmatuoti, kaip kelių genų sąveika prisideda prie būklės fenotipų, ir nustatyti, kurie genetiniai variantai tarp tūkstančių yra atsakingi už pastebėtus pokyčius, išlieka sudėtinga.
„Mūsų skaičiavimo modeliavimo metodas pašalina šią spragą. Galime įvertinti kiekvieną geną atskirai, kad nustatytume, kaip skirtingi genų ekspresijos lygių pokyčiai daro įtaką šizofrenijos fenotipui. Be to, galime lengvai ištirti kelių genų raiškos pokyčių bendrą poveikį. aiškina Mäki-Marttunen.
Rezultatai pabrėžia tris su plastiškumu susijusius baltymus, kurie gali reikšmingai prisidėti prie su šizofrenija susijusių plastiškumo trūkumų. Mäki-Marttunen tikisi, kad išvados įkvėps naujus gyvūnų ir ląstelių kultūros tyrimus, siekiant toliau išsiaiškinti šių baltymų vaidmenį būkle. Tai gali atverti kelią naujiems gydymo būdams.
„Mūsų tyrimas dar nepaaiškina, kaip pastebėti genų ekspresijos pokyčiai ir dėl to atsirandantys sinapsinio plastiškumo pokyčiai veikia šizofrenijos simptomus. Kad tai išspręstume, mums reikia naujų skaičiavimo modelių, leidžiančių ištirti su šizofrenijos simptomais susijusius reiškinius, pavyzdžiui, darbinę atmintį. Be to, mūsų skaičiavimo modelis turėtų būti išplėstas, kad galėtume ištirti ne tik paveldimų, bet ir aplinkos veiksnių poveikį šizofrenijos simptomams ir fenotipams“, – sako Mäki-Marttunen.
Tyrimas yra psichikos ligų neuroninio modelio kūrimo – nuo genų iki tinklų (ModelPsych) projekto, kuris vykdomas 2020–2025 m., dalis.