發現隱藏在DNA摺疊中的精神分裂症秘密

知識 10-20

發現隱藏在DNA摺疊中的精神分裂症秘密

精神分裂症是一種眾所周知的難以理解和治療的疾病。使用3-D染色體作圖的新研究幫助科學家獲得關於這種破壞性疾病背後的遺傳機制的新見識。

精神分裂症是一種以妄想，幻覺和其他顯著認知困難為特徵的致殘性疾病。

影響全世界近1％的人口，估計有超過5000萬人患有精神分裂症。

由於精神分裂症的具體原因並不是很清楚，所以目前的藥物治療只是幫助減輕癥狀，但不能治癒疾病。

這項研究在《自然》雜誌上發表,這是一項可能會帶來超越精神分裂症影響的研究,因為它表明了一個潛在、強大的新策略，這個策略將會給人類治癒疾病的機制帶來新的途徑。

加州大學洛杉磯分校神經病學和精神病學教授Daniel Geschwind博士說：「這項工作為理解與複雜疾病相關的常見遺傳變異如何影響特定基因和途徑提供了路線圖」。

精神分裂症早已被認為具有高度遺傳性，它經常在家庭中世代相傳。2014年發表的一項關於精神分裂症患者的「大型全基因組關聯研究」，將疾病與人類基因組上超過100個不同位置的小DNA變異相關聯。

然而，大多數這些地點位於實際基因之外，因此他們在精神分裂症中的作用一直不清楚。其他主要疾病的全基因組研究分析也產生了類似的令人困惑的結果。

這些研究中鑒定的非基因位置已經證明是所謂的「調節區」，其用於增強或抑制基因組上位於其附近的基因的活性。但許多與這些疾病相關的位置在基因組附近沒有明顯的基因靶點。

一種可能性是這些神秘的疾病相關位置也是靶基因組上相對較遠的基因的調節區。如果它們通過DNA包裝到染色體上時，經歷複雜扭曲和成環，使得它們物理上靠近那些「遠距離」基因，則可以做到這一點，正如當繩索卷繞時繩索的兩個相對端可以靠近在一起。

為了調查這種可能性，Geschwind和他的團隊使用了一種相對較新的高解析度版本的技術，稱為「染色體構象捕獲」，用其進行化學標記，然後繪製染色體DNA環接觸的位置。

因為人身體中的每種類型的細胞具有不同的3-D染色體結構，研究人員將該技術應用於來自皮質的不成熟的人類腦細胞，跨越大腦頂部，處理較高認知任務的大區域。精神分裂症被認為是異常皮層發育的病症。

研究顯示，來自2014年研究的超過100個精神分裂症連鎖位點中的大多數在腦發育期間接觸已知基因。其中許多是在以前的研究中已經確定與精神分裂症相關的基因。因為他們在精神分裂症中的活性水平在皮質中是異常的。

在研究中新近與精神分裂症相關的基因包括幾種由神經遞質乙醯膽鹼活化的腦細胞受體，這意味著這些受體功能的變化有助於引起精神分裂症。

Geschwind說：「有很多臨床和藥理學數據表明，大腦中乙醯膽鹼信號的變化可能會惡化精神分裂症的癥狀，輔助導致該疾病」。

該分析還首次指出了幾種參與腦細胞產生的早期爆發的基因，其產生於人的大腦皮質。

總之，研究人員確定了幾百個可能在精神分裂症中異常調節但以前未被確定與該疾病相關的基因。進一步實驗和分析這二十多個基因，他們發現了其它的異常調節精神分裂症的證據。

隨著進一步的研究闡明這些基因在精神分裂症中的作用，科學家將獲得關於疾病如何發展和持續的更完整的圖像，並且應當能夠開發更有效的治療方案。

Geschwind說：「近期利用這項研究的結果幫助我們更好地理解精神分裂症，但我們也計劃應用這個相同的策略來確定自閉症和其他神經發育障礙發展中的關鍵基因」。

原則上3-D染色體作圖技術可以用於涉及遺傳風險的任何疾病的基因關聯數據。這種相同的方法也可以用於發現基因與普通生物學過程中的調節區之間的關係。

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