全球科學(xué)合作揭示灰質(zhì)的遺傳結(jié)構(gòu)

大腦皮層是大腦相對(duì)較薄且折疊的外部“灰質(zhì)”層，對(duì)思維、信息處理、記憶和注意力至關(guān)重要。影響皮質(zhì)表面積大小和厚度的遺傳基礎(chǔ)研究很少。這兩個(gè)方面以前與各種精神特征有關(guān)，包括精神分裂癥、雙相情感障礙、抑郁癥、注意缺陷多動(dòng)障礙(ADHD)和自閉癥。

現(xiàn)在，來(lái)自包括UNC-Chapel Hill在內(nèi)的184個(gè)不同機(jī)構(gòu)的360多名科學(xué)家首次為全球搜索200多個(gè)基因組區(qū)域和300多個(gè)影響大腦結(jié)構(gòu)的特定遺傳變異做出了貢獻(xiàn)。皮層可能在精神和神經(jīng)疾病中發(fā)揮重要作用。

該研究發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，由合著者、UNC大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)系助理教授Jason Stein博士領(lǐng)導(dǎo)。澳大利亞QIMR伯格霍夫醫(yī)學(xué)研究所高級(jí)研究員Sarah Medland博士；南加州大學(xué)馬克和瑪麗史蒂文斯神經(jīng)影像和信息學(xué)研究所副主任保羅湯普森博士。十年前，這些科學(xué)家共同創(chuàng)立了“恩尼格瑪聯(lián)盟”(ENIGMA Alliance)，這是一個(gè)國(guó)際研究網(wǎng)絡(luò)，匯集了數(shù)百名影像基因組學(xué)研究人員，根據(jù)腦成像和基因數(shù)據(jù)來(lái)了解大腦的結(jié)構(gòu)、功能和疾病。

斯坦說(shuō)：“這項(xiàng)研究只有通過(guò)參與核磁共振掃描和基因分型的60多名參與者的偉大科學(xué)合作才有可能。”"到目前為止，這項(xiàng)研究是英格瑪財(cái)團(tuán)的頭號(hào)明珠."

研究人員研究了5萬(wàn)多人的核磁共振掃描和脫氧核糖核酸，以確定影響大腦結(jié)構(gòu)的306種遺傳變異，從而闡明遺傳因素如何導(dǎo)致個(gè)體大腦皮層的差異?；蜃儺惢蜃儺愔皇亲屛覀兣c眾不同的一個(gè)很小的基因差異。一般來(lái)說(shuō)，有些變異會(huì)導(dǎo)致差異，比如發(fā)色或血型。有些涉及疾病。然而，數(shù)百萬(wàn)種基因變異中的大多數(shù)都沒(méi)有已知的意義。這就是為什么找出與皮層大小和結(jié)構(gòu)相關(guān)的遺傳變異非常重要。斯坦和他的同事認(rèn)為，他們新的大腦遺傳路線圖是一種“羅塞塔石碑”，這將有助于解釋一些基因如何影響大腦的物理結(jié)構(gòu)以及對(duì)個(gè)人神經(jīng)系統(tǒng)的后果。

在《科學(xué)》雜志發(fā)表的研究成果中：

一些遺傳變異與皮質(zhì)折疊有關(guān)，通過(guò)表面積測(cè)量，而另一些與皮質(zhì)厚度有關(guān)。

決定表面積的基因與胎兒皮層的早期發(fā)育有關(guān)，而厚度似乎是由成人皮層中的活躍基因驅(qū)動(dòng)的。

有抑郁或失眠遺傳風(fēng)險(xiǎn)的人表面積往往較低，而有帕金森病遺傳風(fēng)險(xiǎn)的人表面積往往較高。

這個(gè)項(xiàng)目規(guī)模巨大，可以找到特定的基因，可以帶動(dòng)全世界人的大腦發(fā)育和衰老。

斯坦說(shuō)：“我們以前關(guān)于影響大腦的基因的大部分知識(shí)來(lái)自模型系統(tǒng)，比如老鼠。”“對(duì)于老鼠，我們可以找到基因、敲除基因或過(guò)度表達(dá)基因，以了解它們?nèi)绾斡绊懘竽X的結(jié)構(gòu)或功能。但有兩個(gè)問(wèn)題。”

一個(gè)問(wèn)題是，很簡(jiǎn)單，老鼠不是人?？茖W(xué)家只能研究人腦中許多人類(lèi)特有的特征。

斯坦說(shuō)：“老鼠的遺傳基礎(chǔ)與人類(lèi)非常不同，尤其是在基因組的非編碼區(qū)?！?

基因中含有DNA，這是人類(lèi)的基本密碼。當(dāng)它被轉(zhuǎn)化為行動(dòng)時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生蛋白質(zhì)來(lái)“做”事情，比如幫助手指的肌肉類(lèi)型或心跳或肝臟產(chǎn)生的毒素。然而，只有大約3%的人類(lèi)基因組編碼蛋白質(zhì)。人類(lèi)基因組的絕大多數(shù)被稱(chēng)為非編碼基因組。這個(gè)區(qū)域的大部分不是老鼠和人類(lèi)共享的。這個(gè)非編碼基因組由可以調(diào)節(jié)其他基因表達(dá)的微小分子開(kāi)關(guān)組成。這些開(kāi)關(guān)不會(huì)直接改變蛋白質(zhì)的功能，但會(huì)影響蛋白質(zhì)表達(dá)的數(shù)量。事實(shí)上，大多數(shù)與精神疾病相關(guān)的遺傳變異都存在于基因組的非編碼區(qū)。

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