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连接点,从基因到大脑生物学到疾病

连接点,从基因到大脑生物学到疾病

发布:2020年3月31日
连接点,从基因到大脑生物学到疾病

故事突出了

我们描述了一个大型研究人员联盟在一个名为PsychENCODE的项目上所做的开创性工作,该项目试图将多层基因组数据放在一起,以“连接”基因变化和由此产生的大脑和行为障碍之间的“点”。

在第一组的11篇论文中PsychENCODE研究人员与科学界分享了他们的研究成果,他们证明,通过对不同类型的数据进行分层,汇聚点出现了,提供了关于脑细胞中的基因活动如何阐明可能涉及导致精神疾病的机制的见解。

这种点的连接开始弥合在基因组测序研究中发现的“风险变异”之间的关键差距精神分裂症双相情感障碍,自闭症以及这些基因变异所影响的大脑中的生物过程。人们希望,这些见解将为未来的治疗提供丰富的新靶点。

该联盟的三篇主要论文中有一篇使用了60个未受疾病影响的死后大脑,这是其更广泛方法的一个很好的例子。许多科学团队对这些大脑进行了研究,以提供迄今为止最全面的分析,了解基因活动如何与大脑的发育相对应。这是很有价值的,部分原因是这些发育中的大脑基因活动的照片可以与从被诊断为精神分裂症、自闭症和双相情感障碍的人的大脑中收集的数据进行比较。

三层信息

该团队使用了几种数据进行分析。其中一层数据捕获了人类全部基因的活动,显示出不同的基因组合在生命的不同时刻是如何重要的,最引人注目的是在生命的最初阶段,即大脑刚刚形成的时候。这张基因表达的全图被称为转录组,这个术语指的是一个细胞中所有的“转录本”或信息,每一个都是在基因被激活时产生的。

研究人员比较了不同时期的脑细胞中基因的总读出活性——在怀孕后的最初几周,胎儿时期的不同时期,出生后不久,以及随后的不同年龄,出生后40年的大脑中。这种比较形成了待分析数据的一层。

第二层是研究人员所称的大脑表观遗传图谱,同样是在从胎儿期到成年期的不同发展阶段。表观遗传图谱记录了分子(在这种情况下是甲基群(CH3))如何附着在基因组中的DNA上,从而影响基因的表达方式。有时,甲基位于DNA序列的上方,以这种方式阻止了基因的表达。另一些时候,甲基附着在DNA上促进了基因的表达。不管怎样,这些表观遗传的“标记”改变了基因的行为方式,因此了解健康和疾病方面的知识很重要。

第三层数据捕获了科学家们所谓的组蛋白修饰——细胞核中包裹DNA的蛋白质的改变。与表观遗传标记一样,我们基因的这些修改会影响特定基因在特定时间内是活跃的还是不活跃的。

总的来说,这三层数据为PsychENCODE团队提供了一张图片,在他们研究的每个大脑中,哪些基因是活跃的,以及促进或阻止基因表达的生物因素的状态——在不同种类的脑细胞中,在大脑的不同部位,大脑中的每一个都在特定的发育时期被冻结。

出生前基因活动的主要变化

这些数据的分层告诉了PsychENCODE的科学家什么?一方面,它使他们能够看到随着时间的推移,不同大脑区域的基因活动是如何不同的,这直接反映了大脑的发展。
在胚胎早期和胎儿早期发育阶段,基因表达在涉及高级认知和行为的16个研究大脑区域内和整个区域内变化很大。

但这段巨大的变化期之后是胎儿期后期的一个重大转变,并在出生后继续。在这段时间内,细胞和大脑区域之间的基因活动差异减小。这个事实可能非常重要。这是大脑发育的时候,树突开始形成突触,同时胶质支持细胞和星形胶质细胞,它们是神经免疫系统的组成部分,开始形成。

为什么这很重要?研究人员注意到,在胎儿后期过渡之前的时间“正好与一个关键的发育时期相吻合,此前这一时期与自闭症谱系障碍和精神分裂症的病因有关。”他们说,如果你想了解这些疾病,了解大脑在这一关键时期如何发育和基因如何表达几乎肯定是重要的。

将“风险基因”的活动与疾病联系起来

他们收集的数据层使PsychENCODE团队更加具体。它们描述了一组在神经元中同时被激活的基因,这些基因参与了相关的生物功能。在胎儿出生前大脑的重大转变过程中,这组“共同表达”的基因——他们称之为ME37基因——的活动变化比胎儿大脑中其他任何一组基因的变化都要大。

研究小组随后注意到,ME37群中的一些基因已被确定为自闭症、精神分裂症、智力残疾和一般神经发育障碍中的“风险基因”。

这表明PsychENCODE是如何使科学超越单纯的“风险基因”识别的。本研究中描述的所有信息层,当整合后,汇聚在ME37集群上,特别是作为一个病理风险领域,因此是一个潜在的丰富的未来治疗目标。

附注:该团队将他们的第一组11篇论文“奉献给了Pamela Sklar,他是PsychENCDOE联盟的首席建筑师和领导者之一,他的想法在我们的研究中产生了共鸣。”Sklar博士是医学博士,曾任西奈山伊坎医学院精神基因组学部主任,于2017年死于癌症。他是BBRF科学委员会的成员,2016年BBRF Colvin奖的获得者,2006年BBRF独立调查员,1998年和1995年BBRF年轻调查员。

- - - - - -彼得·塔尔(Peter Tarr)著

点击这里阅读《大脑与行为》杂志2020年3月刊新利18app官网

连接点,从基因到大脑生物学到疾病2020年3月31日,星期二

在第一组的11篇论文中PsychENCODE研究人员与科学界分享了他们的研究成果,他们证明,通过对不同类型的数据进行分层,汇聚点出现了,提供了关于脑细胞中的基因活动如何阐明可能涉及导致精神疾病的机制的见解。

这种点的连接开始弥合在基因组测序研究中发现的“风险变异”之间的关键差距精神分裂症双相情感障碍,自闭症以及这些基因变异所影响的大脑中的生物过程。人们希望,这些见解将为未来的治疗提供丰富的新靶点。

该联盟的三篇主要论文中有一篇使用了60个未受疾病影响的死后大脑,这是其更广泛方法的一个很好的例子。许多科学团队对这些大脑进行了研究,以提供迄今为止最全面的分析,了解基因活动如何与大脑的发育相对应。这是很有价值的,部分原因是这些发育中的大脑基因活动的照片可以与从被诊断为精神分裂症、自闭症和双相情感障碍的人的大脑中收集的数据进行比较。

三层信息

该团队使用了几种数据进行分析。其中一层数据捕获了人类全部基因的活动,显示出不同的基因组合在生命的不同时刻是如何重要的,最引人注目的是在生命的最初阶段,即大脑刚刚形成的时候。这张基因表达的全图被称为转录组,这个术语指的是一个细胞中所有的“转录本”或信息,每一个都是在基因被激活时产生的。

研究人员比较了不同时期的脑细胞中基因的总读出活性——在怀孕后的最初几周,胎儿时期的不同时期,出生后不久,以及随后的不同年龄,出生后40年的大脑中。这种比较形成了待分析数据的一层。

第二层是研究人员所称的大脑表观遗传图谱,同样是在从胎儿期到成年期的不同发展阶段。表观遗传图谱记录了分子(在这种情况下是甲基群(CH3))如何附着在基因组中的DNA上,从而影响基因的表达方式。有时,甲基位于DNA序列的上方,以这种方式阻止了基因的表达。另一些时候,甲基附着在DNA上促进了基因的表达。不管怎样,这些表观遗传的“标记”改变了基因的行为方式,因此了解健康和疾病方面的知识很重要。

第三层数据捕获了科学家们所谓的组蛋白修饰——细胞核中包裹DNA的蛋白质的改变。与表观遗传标记一样,我们基因的这些修改会影响特定基因在特定时间内是活跃的还是不活跃的。

总的来说,这三层数据为PsychENCODE团队提供了一张图片,在他们研究的每个大脑中,哪些基因是活跃的,以及促进或阻止基因表达的生物因素的状态——在不同种类的脑细胞中,在大脑的不同部位,大脑中的每一个都在特定的发育时期被冻结。

出生前基因活动的主要变化

这些数据的分层告诉了PsychENCODE的科学家什么?一方面,它使他们能够看到随着时间的推移,不同大脑区域的基因活动是如何不同的,这直接反映了大脑的发展。
在胚胎早期和胎儿早期发育阶段,基因表达在涉及高级认知和行为的16个研究大脑区域内和整个区域内变化很大。

但这段巨大的变化期之后是胎儿期后期的一个重大转变,并在出生后继续。在这段时间内,细胞和大脑区域之间的基因活动差异减小。这个事实可能非常重要。这是大脑发育的时候,树突开始形成突触,同时胶质支持细胞和星形胶质细胞,它们是神经免疫系统的组成部分,开始形成。

为什么这很重要?研究人员注意到,在胎儿后期过渡之前的时间“正好与一个关键的发育时期相吻合,此前这一时期与自闭症谱系障碍和精神分裂症的病因有关。”他们说,如果你想了解这些疾病,了解大脑在这一关键时期如何发育和基因如何表达几乎肯定是重要的。

将“风险基因”的活动与疾病联系起来

他们收集的数据层使PsychENCODE团队更加具体。它们描述了一组在神经元中同时被激活的基因,这些基因参与了相关的生物功能。在胎儿出生前大脑的重大转变过程中,这组“共同表达”的基因——他们称之为ME37基因——的活动变化比胎儿大脑中其他任何一组基因的变化都要大。

研究小组随后注意到,ME37群中的一些基因已被确定为自闭症、精神分裂症、智力残疾和一般神经发育障碍中的“风险基因”。

这表明PsychENCODE是如何使科学超越单纯的“风险基因”识别的。本研究中描述的所有信息层,当整合后,汇聚在ME37集群上,特别是作为一个病理风险领域,因此是一个潜在的丰富的未来治疗目标。

附注:该团队将他们的第一组11篇论文“奉献给了Pamela Sklar,他是PsychENCDOE联盟的首席建筑师和领导者之一,他的想法在我们的研究中产生了共鸣。”Sklar博士是医学博士,曾任西奈山伊坎医学院精神基因组学部主任,于2017年死于癌症。他是BBRF科学委员会的成员,2016年BBRF Colvin奖的获得者,2006年BBRF独立调查员,1998年和1995年BBRF年轻调查员。

- - - - - -彼得·塔尔(Peter Tarr)著

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