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全球科学合作揭示了灰质的遗传结构

大脑皮层是大脑相对较薄,折叠的外部“灰质”层,对思考,信息处理,记忆和注意力至关重要。关于影响皮层表面积大小和厚度的遗传基础的研究还很少,这两个方面以前都与各种精神病特征有关,包括精神分裂症,躁郁症,抑郁症,注意力缺陷多动障碍(ADHD),和自闭症。

全球科学合作揭示了灰质的遗传结构

现在,来自UNC-Chapel Hill等184个不同机构的360多位科学家首次为全球寻找200多个基因组区域和300多个影响大脑结构的特定遗传变异做出了贡献皮层可能在精神和神经疾病中起重要作用。

这项研究发表在《科学》杂志上,由共同作者,UNC大学医学院遗传学系助理教授Jason Stein博士领导。萨拉·梅德兰(Sarah Medland)博士,澳大利亚QIMR Berghofer医学研究所高级研究员;保罗·汤普森(Paul Thompson)博士,南加州大学马克与玛丽·史蒂文斯(Mark and Mary Stevens)神经影像与信息学研究所副所长。十年前,这些科学家共同创立了ENIGMA联盟,这是一个国际研究网络,汇集了数百名成像基因组学研究人员,以根据大脑成像和遗传数据了解大脑的结构,功能和疾病。

斯坦说:“这项研究只有通过60多个参与MRI扫描和基因分型的参与者的巨大科学合作才有可能。”“到目前为止,这项研究是ENIGMA财团的头号珠宝。”

研究人员研究了来自50,000多人的MRI扫描和DNA,以确定306种影响大脑结构的遗传变异,以阐明遗传因素如何导致个体大脑皮层的差异。遗传变异或变异仅仅是使我们与众不同的微小遗传差异。一般而言,某些变体会导致差异,例如头发的颜色或血型。有些涉及疾病。但是,数百万个遗传变异中的大多数都没有已知的意义。这就是为什么找出与皮层大小和结构相关的遗传变异非常重要的原因。斯坦和他的同事们认为他们新的大脑遗传路线图是一种“罗塞塔石”,它将帮助解释某些基因如何影响大脑的物理结构和对个体的神经系统后果。

在《科学》杂志上发表的研究结果中:

一些遗传变异与皮质折叠相关,以表面积计,而其他遗传变异与皮质厚度相关。

确定表面积的基因与胎儿皮质的早期发育有关,而厚度似乎由成年皮质中活跃的基因驱动。

具有抑郁或失眠遗传风险的人在遗传上倾向于较低的表面积,而具有帕金森氏病遗传风险的人往往具有较高的表面积。

该项目的规模巨大,可以发现特定基因,这些基因可以驱动全世界人们的大脑发育和衰老。

斯坦说:“我们以前对影响大脑的基因的大多数了解来自模型系统,例如小鼠。”“对于小鼠,我们可以找到基因,敲除基因或过表达基因,以了解它们如何影响大脑的结构或功能。但这有两个问题。”

一个问题是,很简单,鼠标不是人。科学家只能在人脑中研究许多特定于人类的特征。

斯坦说:“小鼠的遗传基础与人类的遗传基础非常不同,特别是在基因组的非编码区域。”

基因包含DNA,DNA是人类的基本密码,当被转化为作用时,它会生成“做”事情的蛋白质,例如帮助手指的肌肉类型或心跳或肝脏产生的毒素。但是,只有约3%的人类基因组编码蛋白质。人类基因组的绝大多数被称为非编码基因组。该区域的大部分区域在老鼠和人类之间不共享。这个非编码基因组由微小的分子开关组成,可以调节其他基因的表达。这些开关不会直接改变蛋白质的功能,但是会影响表达的蛋白质数量。事实证明,大多数与精神疾病有关的遗传变异都在基因组的非编码区中发现。

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点击次数:更新时间2020-03-28【打印此页】??【关闭
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