精神分裂癥古代卷軸基因組測序和突觸修剪
多年來,我們現在稱為精神分裂癥的疾病被描述為天堂的禮物,四種身體幽默的不平衡,來自神靈的懲罰和惡魔般的占有。直到19世紀中葉,德國精神病學家埃米爾·克拉普林才用“癡呆癥”這個詞來表示“年輕時發(fā)生的精神衰弱”。50多年后,瑞士精神病學家歐根·布魯勒(Eugen Bleuler)將希臘根源分裂(精神分裂)和精神(思想)稱為“精神分裂癥”,意為“分裂思維”。
這種疾病的一個重要標志是它傾向于在家庭中運行。這種疾病發(fā)生在不到1%的普通人群中,但是在患有該疾病的一級親屬的人中,例如父母,兄弟或姐妹,這種情況發(fā)生率為10%。這種遺傳聯(lián)系最近為破譯精神分裂癥的分子基礎提供了重要線索,這對于加速治療的發(fā)展至關重要,甚至可能預防這種疾病。
2月基因組月度進展描述了哈佛醫(yī)學院和布羅德研究所研究人員從一項研究中了解精神分裂癥的遺傳性和進展的一次飛躍。該研究發(fā)表在2016年2月11日的“ 自然”雜志上,標志著利用大量全基因組序列(人類整個基因組的DNA序列,包括編碼區(qū)和非編碼區(qū))進行研究的潛力,創(chuàng)新的生物學方法和用于分析的高級軟件工具包。
研究團隊由Steven McCarroll博士領導。和Aswin Sekar利用現有資源分析大量信息。他們從精神病學基因組學聯(lián)盟(PGC),NIH 基因組織表達(GTEx)的腦樣本和NHGRI 基因組測序信息工具(GS-IT)計劃的軟件中提取全基因組序列。
來自PGC的65,000名健康和受影響個體的基因組數據和來自GTEx中健康人基因組的基因表達的基因組數據的分析顯示,具有更高數量的基因C4拷貝的患者更經常受精神分裂癥的影響。根據該研究,C4基因似乎引發(fā)了對青少年仍然成熟的大腦連接的過度“修剪”。修剪是成熟的青少年大腦中的正常過程,可以消除多余的大腦連接。但是,過多的修剪會損害心理功能。
注意到這一點,研究小組研究了培養(yǎng)中的腦細胞,以找出基因產物(蛋白質)的位置。他們在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)腦細胞并檢查它們是否由C4基因產生的C4A或C4B蛋白。在腦細胞和它們之間的連接上發(fā)現了大量C4A沉積物,稱為突觸,提供了這些蛋白質由神經元和突觸產生或沉積在神經元和突觸上的證據。
使用小鼠模型來檢查C4基因如何在活腦中起作用。研究小組發(fā)現,具有兩個基因拷貝的小鼠的突觸計數最低; 沒有功能基因拷貝的小鼠具有最高的突觸計數。具有一個功能性拷貝和一個非功能性拷貝的小鼠在兩個極端之間具有突觸計數。
該團隊使用這些觀察結果來支持他們聲稱C4A在突觸修剪中很重要,并且過度突觸修剪可能是精神分裂癥的可能根本原因。這一發(fā)現令人興奮,因為可以開發(fā)藥物和療法來針對疾病的根本原因而不是癥狀。此外,本研究中使用的方法可用于研究其他復雜疾病。
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