2000 човешки мозъка дават доказателства за това как гените повишават риска от психични заболявания

от  Карол Дъф, MSN, BA, RN  - 19 декември 2018 г.  

Моделът за изкуствен интелект подобрява прогнозата за шест пъти

От Националните здравни институти

Едно е да се открият места в генома, свързани с психични разстройства; съвсем друго е да открием биологичните механизми, чрез които тези промени в ДНК работят в човешкия мозък, за да повишат риска. В първото си съвместно усилие за справяне с последното, 15 съвместни изследователски екипи на Националния институт по здравеопазване,  консорциум PsychENCODE (връзката е външна),  използваха статистическа мощ, получена от голяма извадка от около 2000 човешки мозъка след смъртта.

Екипите публикуваха своите открития в седем научни статии, насочени към обложката на специален брой на „психиатрична геномика” на Science - заедно с двама в  Translational Medicine  и един в областта на  научните постижения  - на 14 декември 2018 г. Освен това, консорциумът е споделят своите данни с изследователската общност чрез онлайн  портал за знания на PsychENCODE (връзката е външна) .

Прилагайки новооткрити тайни на молекулярната архитектура на мозъка, те разработиха модел на изкуствен интелект, който е шест пъти по-добър от предишните при прогнозиране на риска от психични разстройства. Те също така посочиха няколко стотин неизвестни досега рискови гени за психични заболявания и свързват много известни рискови варианти със специфични гени.

„За първи път имаме началото на разбирането на биологията, молекулярната патофизиология, на  шизофренията ,  биполярното разстройство  и  разстройството на аутистичния спектър (ASD) ”, каза д-р Томас Ленер, директор на  Служба за координация на изследванията в областта на геномиката  (OGRC) на Националния институт за психично здраве (NIMH), която стартира инициативата PsychENCODE през 2015 г.

В мозъчната тъкан и в отделните клетки, изследователите изследват моделите на генна експресия (транскриптоми), белези на генна регулация (епигеном), както и генетични варианти, свързани с психични заболявания в проучвания за асоциация, обхващащи целия геном.

"Интегриращите геномни анализи на консорциума изясняват механизмите, чрез които клетъчното разнообразие и модели на генна експресия се променят в хода на развитието и разкриват как геновете на невропсихичните рискове са концентрирани в различни модули за съвместно изразяване и клетъчни типове", обясни  д-р Ненад Сестан. (връзката е външна) , на университета в Йейл, Ню Хейвън, Кънектикът, лидер на един от екипите, в съпътстваща редакционна статия в Science.

Включените варианти са предимно генетични вариации с малък ефект, които попадат в областите на генома, които не кодират протеини, но се смята, че регулират генната експресия и други аспекти на генната функция. PsychENCODE се стремеше да разкрие специфичните роли на тези неуловими актьори в определени моменти и места в развиващия се мозък.

Изследователите изследват мозъчната тъкан и молекулите от пренаталното развитие, както и от хора с шизофрения, биполярно разстройство, ASD и типично развитие - и сравняват резултатите с паралелни данни от нечовекоподобни примати. Те също така включиха данни от сродни инициативи на NIH в хората, включително  ENCODE  и  GTEx , които повишиха статистическата сила на анализа.

Сред основните констатации:

• Gene variants linked to mental illnesses exert more effects when they collectively form “modules” — groups of co-expressed, communicating genes with related functions — in specific cell types and brain areas, and at specific developmental time points that seem to coincide with the course of illness. For example, ASD-linked modules were seen early in prenatal development — possibly related to the early onset of symptoms — while schizophrenia-linked modules formed later, plausibly accounting for the onset of symptoms in late adolescence or early adulthood.
• Един заподозрян модул (ME37) по-специално показа бърза промяна в края на пренаталния “преходен” ​​период. В него се съдържат гени и транскрипционни фактори, свързани с многобройни неврологични разстройства, включително ASD и шизофрения, към черти като невротизъм и IQ - и на ключови процеси, като раждане на нови неврони и епигенетична регулация на генната експресия и поведение, включително учене и памет
• Променливостта на експресията на рисковия ген и клетъчните типове достига своя връх по време на формиращите етапи в ранното пренатално развитие и отново през юношеските години - модел, наблюдаван и при нечовекоподобни примати.
• Гените на риска от психични заболявания са сред гените, за които е установено, че са уникални за хората.
• Компютърен учебен модел за изкуствен интелект, при който интегрираните данни от мозъка, получени след смъртта, увеличават способността на изследователите да прогнозират ретроспективно риска на човек да развие психично заболяване до около 25% (по-добре от шанса), в сравнение с едва 4% с предишни модели, основани на генетични данни. Този „мултимедиен” модел интегрира постмортални данни в  транскриптома ,  епигенома и  протеома  - в допълнение към  геномните  данни.
• Модул с много гени, кодиращи мозъчните имунни клетки, показа модел на дисрегулирана генна експресия, свързана с психични заболявания - прекомерно изразяване в ASD и слабо изразяване при шизофрения и биполярно разстройство. Това и други признаци се добавят към доказателства, свързващи разстройствата с възпалението на мозъка.
• В постмортални мозъци на хора с психично заболяване, хиляди РНК, които са молекули на генната експресия, са открити като аномалии.
• Вариантите на ASD рискови гени и регулаторите, които те разрушават, са силно изразени в  органоидите , мозъчно-подобна тъкан от човешки клетки, растящи в чиния, които имитират кората по време на ранното пренатално развитие, когато модулите, свързани с ASD, са активни.

„Мулти-омичният ресурс, генериран от сътрудничеството на PsychENCODE, ще проправи път за изграждане на молекулярни модели на заболявания и процеси на развитие и може да осигури платформа за идентифициране на целите за фармацевтични изследвания“, добави д-р Геета Сентил от NIMH OGRC, който е служил като програмен служител за първата фаза на проекта.

Консорциумът посвети първото си голямо събитие за публикация на покойната  д-р Памела Склар. (връзката е външна) , дългогодишен стипендиант на NIMH и пионер в психиатричната генетика.

 

За Националния институт за психично здраве (NIMH): Мисията на NIMH е да трансформира разбирането и лечението на психичните заболявания чрез основни и клинични изследвания, проправяйки пътя за превенция, възстановяване и лечение. За повече информация посетете уебсайта на  NIMH .

За Националния институт по здравеопазване (NIH):  NIH, националната агенция за медицински изследвания, включва 27 института и центрове и е част от Министерството на здравеопазването и човешките услуги на САЩ. NIH е основната федерална агенция, която провежда и подкрепя основни, клинични и транслационни медицински изследвания и изследва причините, лечението и лекува както за обичайните, така и за редките заболявания. За повече информация относно NIH и неговите програми, посетете  www.nih.gov .

 

• ЕТИКЕТИ
• разстройство на аутистичния спектър
• биполярно разстройство
• молекулярната архитектура на мозъка
• шизофрения

Предишна статияХирургът обявява епидемията за използване на електронна цигара сред младите хора Следваща статияВъзходът и падането на един от нашите най-ефективни лекарства