Wspólne warianty genetyczne kształtują strukturę kory Domena

Według nowego powiązania obejmującego cały genom, około 4349 regionów genomu kontroluje kluczowe właściwości fizyczne kory mózgowej. Zostań (Goas). Badanie obejmowało dane genetyczne i MRI od ponad 36 000 osób.

To jak dotąd najbardziej szczegółowe badanie fenotypów mózgu w próbie tej wielkości, twierdzi główny badacz Ryszard Betlejemdyrektor neuroobrazowania w Centrum Badań nad Autyzmem na Uniwersytecie Cambridge w Anglii.

Stwierdzono, że wiele regionów genetycznych, czyli loci, pokrywa się z tymi zidentyfikowanymi w innych badaniach struktury mózgu, takich jak prace zespołu Advancing Neuroimaging Genetics poprzez metaanalizę.puzzle) Sojusz. Jednak Enigma wykorzystuje dane neuroobrazowe z wielu ośrodków przy użyciu różnych protokołów skanowania, podczas gdy nowe badanie opiera się tylko na dwóch zestawach danych, dzięki czemu dane obrazowe są bardziej jednorodne, mówi Bethlehem.

Nowe analizy statystyczne Dostępne publicznie„Daj ludziom mapę”, aby zbadać związek między genami związanymi z warunkami neurorozwojowymi a tymi, które napędzają rozwój mózgu – dodaje Bethlehem.

„Najbardziej imponującą częścią była wszechstronność tej analizy” – mówi. Jurgena Ducarta, profesor biomarkerów cyfrowych na Uniwersytecie Heinricha Heinego w Düsseldorfie w Niemczech i kierownik grupy zajmującej się rozwojem biomarkerów w Forschungszentrum Jülich, który nie był zaangażowany w nowe prace. „To bardzo fascynująca historia, od genów po fenotypy mózgu”.

Wyniki opublikowano w sierpniu Genetyka natury.

BEthelhem i współpracownicy zebrali dane dotyczące sekwencjonowania całego genomu i badania MRI od 36 663 osób w Brytyjski biobank I Rozwój poznawczy mózgu u młodzieży Zostań. Zidentyfikowali powszechne warianty genetyczne zwane polimorfizmami pojedynczych nukleotydów, które są powiązane z 13 miarami właściwości fizycznych kory. Cechy te obejmują aspekty makrostruktury, takie jak powierzchnia i grubość kory mózgowej, oraz cechy mikrostruktury, takie jak średnia dyfuzyjność, która jest miarą tego, jak cząsteczki takie jak woda przemieszczają się przez mózg.

Sygnatury genetyczne 12 fenotypów (wszystkich z wyjątkiem grubości kory mózgowej) były do ​​siebie tak bardzo podobne, że badacze pogrupowali je w cztery szersze właściwości: gęstość i orientacja neuronów, ekspansja kory, krzywizna i dyfuzja wody. Odkrycie to sugeruje, że te 13 czynników „może stanowić różne sposoby pomiaru tego samego konstruktu biologicznego” – mówi Betlejem. „Nie znałem nikogo, kto zademonstrowałby to na tym poziomie”.

W sumie 4349 miejsc okazało się istotnie powiązanych ze wszystkimi czterema aspektami struktury korowej. Następnie zespół skupił się na 40 genach kandydujących na strukturę mózgu.

W poprzednim badaniu zidentyfikowano czterech takich kandydatów w grupach osób z nietypowymi rozmiarami mózgu i zaburzeniami neurorozwojowymi. Gen Anuluj 1Na przykład wiąże się ją z zespołem Colina de Vriesa, który charakteryzuje się globalnym opóźnieniem wzrostu i w ponad połowie przypadków małogłowiem. Inny gen-kandydat, HMGA2, jest powiązany z megacefalią i zespołem Russella-Silvera, który charakteryzuje się problemami z nauką.

Fakt, że geny te – odkryte wcześniej na podstawie rzadkich wariantów – w nowym badaniu uwydatniono na podstawie obecności powszechnych wariantów, jest „nowy i interesujący” – mówi. Jasona Steina, profesor genetyki na Uniwersytecie Północnej Karoliny w Chapel Hill i współzałożyciel ENIGMA. „Zazwyczaj uważa się, że przyczyną zaburzeń rozwojowych są przede wszystkim rzadkie różnice genetyczne”.

„Jest to podobne do wyników innych badań” – dodaje Stein, który nie był zaangażowany w nowe badania [show] To nie tylko rzadka odmiana zmienia fenotyp; Jest to mieszanina odmian powszechnych i rzadkich.

TTypowe warianty związane z różnicami strukturalnymi w tym badaniu nie były powiązane z autyzmem w GWAS osób z tą chorobą. „To dziwne odkrycie” – mówi Stein, ponieważ postawiono hipotezę, że przerost mózgu może odgrywać rolę w autyzmie. Brak powiązania może odzwierciedlać wielkość dostępnych zbiorów danych GWAS dotyczących autyzmu – mówi Stein. „Moim zdaniem w obu przypadkach nadal potrzebujemy większych próbek [brain structure and autism] Aby dojść do jakichkolwiek solidnych wniosków.

Ponadto autyzm może prowadzić do szerokiego zakresu zmian w mózgu, więc geny związane z rozwojem mózgu mogą nie dawać wyraźnego sygnału w grupach osób z autyzmem, twierdzą Bethlehem i współpracownicy.

Zespół Betlejem jest Teraz rozwiń swoje ustalenia Poszukać jakiegokolwiek nakładania się genów związanych ze schizofrenią i genów, które ich podejście powiązało z cechami mózgu związanymi z tą chorobą. „Myślę, że dzięki większym zbiorom danych GWAS można zastosować podobne podejście do autyzmu” – mówi Bethlehem.

Przyszłe badania mogłyby również skupić się na miejscach uznanych za ważne dla określonych obszarów mózgu. Geny te mogłyby kierować badaniami na zwierzętach lub badaniami nad podgrupami osób z autyzmem lub zaburzeniami neurorozwojowymi, które wykazują różnice w tych obszarach mózgu. Dukart twierdzi, że takie podejście mogłoby doprowadzić do identyfikacji biomarkerów tych schorzeń.

Badając liczne pomiary u ludzi na przestrzeni ich życia, badacze mogą również wykorzystać nowe odkrycia, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób określone geny prowadzą do określonych fenotypów, mówi Bethlehem. Szczególnie ważne jest zbadanie, w jaki sposób czynniki środowiskowe wpływają na tę ścieżkę: w zależności od danego schorzenia środowisko może powodować „bardzo dużą część indywidualnej zmienności, ale tak naprawdę nie rozumiemy, co to powoduje” – mówi.

Zacytuj ten artykuł: https://doi.org/10.53053/HNQH8084