为什么自闭症儿童的症状有的很轻微,有的很严重? [感统失调]

时间:2022-07-21 01:18来源: 作者: 点击:
  

与精神疾病相关的基因变异,当它们被分组为“模块”——具有共同表达和相关功能沟通的基因群——时,在似乎与疾病进程一致的特定发育时间点,会对特定细胞类型和大脑区域产生更大的影响。例如,自闭症相关模块出现在产前发展的早期,可能与症状的早期出现有关,而精神分裂症相关模块形成的较晚,可能解释了青春期晚期或成年早期症状的出现。

美国国家精神卫生研究所(NIMH)基因组研究协调办公室(OGRC)主任Thomas Lehner博士说,“我们第一次开始了解精神分裂症、双相情感障碍和自闭症谱系障碍疾病的生物分子病理生理学。”

“PsychENCODE合作产生的多组学数据资源将为建立疾病和发展过程的分子模型铺平道路,并可能为药物研究的靶标识别提供平台。”NIMH OGRC的Geetha Senthil博士补充说,他曾在项目的第一阶段担任项目官员。

与发现基因组中与精神疾病相关的位点相比,发现这些DNA变化在人脑中增加风险的生物机制是完全不同的。由美国国立卫生研究院(NIH)资助的PsychENCODE联盟的15个合作研究小组首次齐心协力解决了后一种情况,使用了从约2000个人类死后大脑的大样本中获得的统计能力。(PsychENCODE联盟是15个研究机构之间的合作,致力于为神经精神疾病患者提供基因组调控元件的增强框架。这一合作产生了一整套手稿,发表在《科学》杂志上,为人类大脑发育、成年和疾病的生物学提供了新的见解。)

上图显示了人类大脑皮层器官(organoid)的生长过程,这使得研究人员能够研究基因调节因子在早期产前发育中的作用,当时与自闭症谱系障碍(ASD)相关的模块处于活跃状态。来源:耶鲁大学瓦卡里诺实验室。

利用新发现的大脑分子结构秘密,他们开发了一种人工智能模型,在预测精神疾病风险方面,该模型比以前的模型好6倍。他们还发现了数百个以前未知的精神疾病风险基因,并将许多已知的风险变异与特定基因联系起来。

在精神疾病患者死后的大脑中发现了数千种RNAs(基因表达分子)异常。

大多数涉及的突变都是轻微的遗传变异,属于基因组的某些区域。这些区域不编码蛋白质,但被认为调节基因表达和基因功能的其他方面。PsychENCODE联盟试图揭示这些难以捉摸的演员在大脑发育的特定时间和地点所扮演的特定角色。

基因表达和细胞类型的可变性在产前早期发育的形成阶段达到顶峰,在青春期再次达到顶峰——这种模式在非人灵长类动物中也可以看到。

研究人员检查了产前发育以及精神分裂症、双相情感障碍、自闭症和典型发育患者的脑组织和分子,并将结果与非人灵长类动物的平行数据进行了比较。它们还包括美国国立卫生研究院(NIH)关于人类项目的数据,包括ENCODE和GTEx,这些数据增强了分析的统计能力。

研究小组将他们的发现发表在7篇研究论文中,这些论文出现在《科学》杂志“精神病学基因组学”特刊的封面上。同时,两项成果发表在《转化医学》上,一项发表在《科学进展》上。此外,该联盟还通过在线PsychENCODE知识门户网站与研究界共享他们的数据。

精神疾病风险基因是人类特有的基因之一。

特别是一个可疑模块(ME37)在产前后期“过渡期”表现出快速变化。它包括与各种神经发育障碍(如自闭症和精神分裂症)相关的基因和转录因子,以及许多相关性状,如智力低下、智商、关键过程、新神经元的诞生以及基因表达和行为(包括学习和记忆)的表观遗传调控。

联合体的整合基因组分析说明了细胞多样性和基因表达模式在整个发育过程中会发生变化的机制,揭示了神经精神疾病的风险基因是如何集中在不同的共表达模块和细胞类型中的。内纳德·塞斯坦解释说,他是康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学的医学博士和哲学博士,也是其中一个研究小组的负责人。

一个人工智能计算学习模型整合了死后大脑导出的数据,提高了研究人员追溯预测一个人患精神疾病风险的能力,使其达到约25%(高于随机概率),而之前基于遗传数据的模型只能达到约4%。除了基因组数据,这个“多组学”模型整合了转录组、表观组和蛋白质组的死后数据。

一个包含许多基因代码的大脑免疫细胞模块显示了一种与精神疾病相关的基因表达障碍模式:在ASD中过度表达,但在精神分裂症和双相情感障碍中表达不足。这种迹象,以及其他迹象,为大脑炎症和疾病之间的关系提供了更多的证据。

美国国家精神卫生研究所(NIMH)在2015年推出了PsychENCODE计划。

ASD风险基因变异及其破坏的调节因子在类器官(来自人类细胞的类脑组织在培养皿中生长)中高度表达,这与早期产前发育期间的大脑皮层类似,当时与自闭症谱系障碍相关的模块处于活跃状态。


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