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科學(xué)家繪制調(diào)控人類大腦基因功能的網(wǎng)絡(luò)圖 闡明大腦細(xì)胞和分子調(diào)控元件及其對(duì)大腦功能的影響
一組研究人員繪制了有精神障礙以及無(wú)精神障礙的人腦中最大、最先進(jìn)的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)多維圖譜。這些圖譜詳細(xì)描述了協(xié)調(diào)大腦生物通路和細(xì)胞功能的許多調(diào)節(jié)元件。這項(xiàng)由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）支持的研究使用了2500多名捐贈(zèng)者的死亡后腦組織，繪制了大腦發(fā)育不同階段和多種與大腦相關(guān)疾病的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
“這些突破性的發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了人們對(duì)遺傳風(fēng)險(xiǎn)在哪里、如何以及何時(shí)導(dǎo)致精神分裂癥、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙和抑郁癥等精神障礙的理解。”NIH國(guó)家心理健康研究所（NIMH）所長(zhǎng)Joshua A. Gordon說(shuō)，“此外，這些免費(fèi)共享的關(guān)鍵資源將幫助研究人員確定可能在精神疾病中起因果作用的遺傳變異，并確定新療法的潛在分子靶點(diǎn)。”
近日，相關(guān)成果發(fā)表在《科學(xué)》《科學(xué)進(jìn)展》和《科學(xué)報(bào)告》的15篇論文中。
這些論文按照幾個(gè)關(guān)鍵主題報(bào)告了研究結(jié)果：在發(fā)育的大腦和成年大腦中，將遺傳變異、調(diào)節(jié)元件和表達(dá)基因的不同分子形式與細(xì)胞水平的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái)的群體水平分析；被診斷患有精神障礙和神經(jīng)發(fā)育障礙的個(gè)體的前額葉皮層單細(xì)胞水平圖；實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證了與數(shù)量性狀位點(diǎn)相關(guān)的調(diào)控元件和遺傳變異的功能。
這些分析擴(kuò)展了先前的發(fā)現(xiàn)，探索了人類大腦的多個(gè)皮層和皮層下區(qū)域。這些大腦區(qū)域在一系列重要過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，包括決策、記憶、學(xué)習(xí)、情感、獎(jiǎng)勵(lì)處理和運(yùn)動(dòng)控制。
大約2%的人類基因組是由編碼蛋白質(zhì)的基因組成的，而剩下的98%中包括有助于調(diào)節(jié)這些基因活性的DNA片段。為更好了解大腦結(jié)構(gòu)和功能是如何導(dǎo)致精神障礙的，NIMH資助的PsychENCODE聯(lián)盟的研究人員使用標(biāo)準(zhǔn)化方法和數(shù)據(jù)分析方法構(gòu)建人類大腦中這些調(diào)節(jié)元件的全面圖景。
除了這些發(fā)現(xiàn)，這些論文還強(qiáng)調(diào)了新的方法和工具，以幫助研究人員分析和探索這項(xiàng)工作產(chǎn)生的豐富數(shù)據(jù)。這些資源包括一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的平臺(tái)，該平臺(tái)提供了有或沒(méi)有精神障礙個(gè)體的不同腦細(xì)胞類型的交互式可視化數(shù)據(jù)——PsychSCREEN。這些方法和工具共同為更廣泛的研究群體提供了全面、綜合的數(shù)據(jù)資源。
這些重點(diǎn)內(nèi)容是PsychENCODE聯(lián)盟第二階段的研究結(jié)果。相關(guān)工作旨在促進(jìn)人們對(duì)基因調(diào)控如何影響大腦功能的理解。
“PsychENCODE聯(lián)盟的這些發(fā)現(xiàn)為基因風(fēng)險(xiǎn)是如何映射到大腦功能中提供了新線索。”NIMH基因組學(xué)研究部主任Jonathan Pevsner說(shuō)，“這項(xiàng)工作為正在進(jìn)行的研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，包括表征跨疾病的調(diào)節(jié)途徑，闡明表觀遺傳機(jī)制的作用，以及增加研究中所代表的祖先多樣性。”
