Международная группа ученых обнаружила 413 генов, экспрессия которых в головном мозге связана с шизофренией. Для этого они создали статистическую модель, которая связывает характерную для заболевания экспрессию генов в головном мозге с генетическими вариантами по всему геному.
Вовлеченные в заболевание гены затем обнаружили, проанализировав геном более сотни тысяч человек, у 40 тысяч из которых диагностирована шизофрения. Статья опубликована в журнале Nature Genetics.
Шизофрения — одно из самых плохо изученных психических заболеваний. Сложности заключаются как в его диагностике (до сих пор не выявлено единой симптоматики заболевания), так и в изучении и лечении: исследования шизофрении сильно осложнены тем, что вывести модельные организмы с достоверными симптомами заболевания практически невозможно. Применяемые сейчас антипсихотики позволяют только купировать некоторые симптомы.
Известно, что шизофрения — заболевание наследуемое, но до сих пор генетические исследования этого вопроса не давали точных результатов (подробнее об этом вы можете прочитать в нашем материале «Безумие в наследство»), хотя метод полногеномного поиска ассоциаций несколько раз указывал на наличие некоторых генов-кандидатов (об этом вы можете прочитать во второй части материала, «Безумие в наследство — 2»). Тем не менее, сам метод может указать только на связь определенного генотипа (а точнее — однонуклеотидных полиморфизмов) с риском развития заболевания и проявления определенных симптомов, но не могут дать информации об экспрессии определенных генов в тканях.
Ученые под руководством Лоры Хакинс (Laura Huckins) из Медицинской школы Икан на горе Синай (Нью-Йорк) решили расширить и систематизировать имеющиеся данные о генетических маркерах шизофрении. Они использовали статистический метод транскриптомной импутации (transcriptomic imputation), который помогает обнаружить взаимосвязь между результатами полногеномных исследований и исследований транскриптома, которые связывают экспрессию генов в тканях с определенными признаками, характерными для организма. Другими словами, такой метод позволяет не только выявить генетические вариации, характерные для определенного состояния, но и выделить среди них те, экспрессия которых в тканях в действительности связана с проявлением симптомов заболевания.
Для этого ученые воспользовались посмертными данными, собранными в рамках проекта CommonMind Consortium: оттуда они взяли данные о генотипе и экспрессии генов в доросатеральной части префронтальной коры головного мозга 538 человек (254 из них болели шизофренией). Они создали статистическую модель, которая предсказывает экспрессию определенного гена в тканях головного мозга на основе наличия определенных однонуклеотидных полиморфизмов (то есть как раз на основе данных полногеномного анализа). Всего с помощью такого анализа ученым удалось выделить около 20 тысяч уникальных генов, варианты которых могут быть связаны с экспрессией генов в префронтальной коре — в основном, через влияние на другие участки мозга.
Для того, чтобы сузить характерный для шизофрении генотип, ученые проанализировали геном 40.299 человек с диагностированной шизофренией и 65.264 здоровых человек в качестве контрольной группы. На основании этого ученым удалось выделить 413 генетических вариантов с экспрессией в 13 участках мозга, включая как дорсолатеральную часть префронтальной коры, так и, к примеру, мозжечок, гиппокам, гипоталамус, базальную ганглию и другие. Воспользовавшись данными об экспрессии генов в головном мозге в разные периоды развития организма человека (от раннего утробного до взрослого возраста), исследователи также оценили и то, как экспрессия в изученных участках проявляется в течение жизни человека. Так, в самом начале формирования мозга в утробе матери наиболее значимая экспрессия, характерная для шизофрении, наблюдается в первичной соматосенсорной и моторной коре, а также в дорсолатеральной и вентролатеральной частях префронтальной коры.
Крупные генетические исследования очень важны для изучения таких наследуемых заболеваний, как шизофрения. Метод, который применили ученые в новой работе, позволяет существенно сократить количество генов, которые в действительности влияют на риск развития заболевания через экспрессию в тканях, тем самым делая генетический анализ более точным.
Зимой прошлого года другое крупное исследование экспрессии генов в головном мозге при наличии психических заболеваний сблизили шизофрению и биполярное расстройство. Об этом вы можете прочитать в нашей заметке.
Автор: Елизавета Ивтушок