Сотрудничество ученых со всего мира позволило раскрыть генетическую структуру серого вещества

Сотрудничество ученых со всего мира позволило раскрыть генетическую структуру серого вещества

Кора головного мозга − это относительно тонкий, складчатый, внешний слой «серого вещества» мозга, играющий основную роль при мышлении, обработке информации, ответственный за память и внимание. До сих пор были неизвестны многие генетические причины, влияющие на площадь поверхности коры головного мозга и ее толщину. Как считалось ранее, эти размеры были связаны с различными психиатрическими состояниями, включая шизофрению, биполярное расстройство, депрессию, синдром дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ) и аутизм.
 143 •
  0
06.04.2020

Впервые более 360 ученых из 184 различных учреждений, включая Университет Северной Каролины в Чапел-Хилле (UNC-Chapel Hill), внесли свой вклад в глобальные усилия по поиску более 200 участков генома и более 300 специфических генетических вариаций, которые влияют на структуру коры головного мозга и, вероятно, играют роль в психиатрических и неврологических нарушениях.

Исследование, опубликованное в журнале Science, было проведено под руководством ведущих авторов Джейсона Штейна (Jason Stein), PhD, доцента кафедры генетики Медицинской школы UNC; Сары Медланд (Sarah Medland), PhD, старшего научного сотрудника Кимрского Научно-исследовательского медицинского института им. Бергхофера (QIMR Berghofer Medical Research Institute) в Австралии; и Пола Томпсона (Paul Thompson), PhD, заместителя директора Института нейровизуализации и информатики Марка и Мэри Стивенс в Университете Южной Калифорнии (Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute at the University of Southern California). Десять лет назад эти ученые стали соучредителями Консорциума ENIGMA − международной исследовательской сети, объединившей сотни исследований визуализации геномики для понимания структуры, функций и заболеваний мозга на основе изображений мозга и генетических данных.

«Это исследование стало возможным только благодаря научному сотрудничеству более чем 60 сайтов, участвующих в МРТ-сканировании и генотипировании участников», − говорит Штейн. «Это исследование – предмет гордости Консорциума ENIGMA».

Ученые изучили результаты МРТ-исследований и ДНК более чем 50 000 человек, и выявили 306 генетических вариантов, влияющих на структуру мозга. Это пролило свет на то, как генетика вносит свой вклад в различия в коре головного мозга людей. Генетические варианты или вариации − это небольшие генетические различия, которые делают нас уникальными. По большому счету, некоторые варианты вносят свой вклад в различия, такие как цвет волос или группа крови. Некоторые из них связаны с болезнями. Однако большинство из миллионов генетических вариантов не имеют известного значения. Вот почему определение генетических вариантов, связанных с размером и структурой коры головного мозга, является очень важным делом. Штейн и его коллеги считают новую генетическую карту мозга своего рода «розеттским камнем», который поможет понять, как некоторые гены влияют на физическую структуру мозга и неврологические последствия для людей.

Среди выводов исследования, опубликованного в журнале Science:

* Некоторые генетические варианты связаны с кортикальной складчатостью, измеряемой как площадь поверхности, в то время как другие генетические варианты связаны с толщиной коры головного мозга.

* Гены, определяющие площадь поверхности, связаны с очень ранним развитием коры плода, в то время как толщина, по-видимому, определяется генами, активными в коре взрослого человека.

* Люди с генетическим риском депрессии или бессонницы склонны иметь меньшую площадь поверхности, в то время как люди с генетическим риском болезни Паркинсона, как правило, имеют большую площадь поверхности.

* Огромный масштаб проекта позволил обнаружить специфические гены, которые управляют развитием мозга и старением людей во всем мире.

«Большинство наших прежних представлений о генах, влияющих на мозг, исходят из модельных систем, таких как мыши», − поясняет Штейн. «У мышей мы можем найти гены, произвести их нокаут или подвергнуть их сверхэкспрессии, чтобы увидеть, как они влияют на структуру или функцию мозга. Но с этим есть пара проблем».

Одна из проблем заключается в том, что мышь − это не человек. Есть много специфических особенностей человека, которые ученые могут рассмотреть только в человеческом мозге.

«Генетическая основа мыши сильно отличается от генетической основы человека, особенно в некодирующих участках генома», − утверждает Штейн.

Гены содержат ДНК, основной человеческий код, который, будучи переведен в действие, создает белки, которые «делают» такие вещи, как сокращение мышц пальцев, сердцебиение или переработка токсинов печенью. Но только около 3 % человеческого генома кодирует белки. Подавляющее большинство генома человека называется некодирующим геномом. Большая часть этого участка не разделяется между мышами и людьми. Некодирующий геном состоит из крошечных молекулярных переключателей, которые могут модулировать экспрессию других генов. Эти переключатели непосредственно не изменяют функцию белка, но они могут влиять на количество экспрессируемого белка. Оказывается, большинство генетических вариантов, связанных с психическими расстройствами, находятся в некодирующей области генома.

Эти результаты могут помочь ученым ответить на важные вопросы о генетических влияниях на мозг и о том, как они связаны с различными состояниями.

Источник: evogenlab.ru


Консультанты:
Комментарии для сайта Cackle

Актуальное

Главное


Партнеры

Все партнеры