Konsorcjum badaczy stworzyło największe i najbardziej zaawansowane wielowymiarowe mapy sieci regulacji genów w mózgach osób z zaburzeniami psychicznymi i bez nich. Mapy te wyszczególniają wiele elementów regulacyjnych, które koordynują szlaki biologiczne mózgu i funkcje komórkowe. W badaniu, wspieranym przez Narodowy Instytut Zdrowia (NIH), wykorzystano pośmiertną tkankę mózgową od ponad 2500 dawców do zmapowania sieci regulacji genów na różnych etapach rozwoju mózgu i wielu zaburzeń z nim związanych.
„Te przełomowe odkrycia pogłębiają naszą wiedzę na temat tego, gdzie, w jaki sposób i kiedy ryzyko genetyczne przyczynia się do zaburzeń psychicznych, takich jak schizofrenia, zespół stresu pourazowego i depresja” – powiedział dr Joshua A. Gordon, dyrektor Instytutu Zdrowia Publicznego NIH Narodowy Instytut Zdrowia Psychicznego (NIMH). „Co więcej, najważniejsze zasoby, swobodnie udostępniane, pomogą badaczom wskazać warianty genetyczne, które prawdopodobnie odgrywają przyczynową rolę w chorobach psychicznych, oraz zidentyfikować potencjalne cele molekularne dla nowych terapii”.
Wyniki badań opublikowano w 15 artykułach w czasopismach Science, Science Advances i Scientific Reports. W artykułach przedstawiono ustalenia dotyczące kilku kluczowych tematów:
Analizy na poziomie populacji, które łączą warianty genetyczne, elementy regulacyjne i różne formy molekularne wyrażanych genów z sieciami regulacyjnymi na poziomie komórkowym, zarówno w mózgu rozwijającym się, jak i mózgu dorosłego. Mapy kory przedczołowej na poziomie pojedynczych komórek od osób, u których zdiagnozowano zaburzenia psychiczne zaburzenia i zaburzenia neurorozwojowe Analizy eksperymentalne walidujące funkcję elementów regulatorowych i wariantów genetycznych związanych z loci cech ilościowych (segmenty DNA powiązane z cechami obserwowalnymi)
Analizy rozszerzają wcześniejsze ustalenia i badają wiele korowych i podkorowych obszarów ludzkiego mózgu. Te obszary mózgu odgrywają kluczową rolę w szeregu podstawowych procesów, w tym w podejmowaniu decyzji, pamięci, uczeniu się, emocjach, przetwarzaniu nagród i kontroli motorycznej.
Około 2% ludzkiego genomu składa się z genów kodujących białka. Pozostałe 98% obejmuje segmenty DNA, które pomagają regulować aktywność tych genów. Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób struktura i funkcja mózgu przyczyniają się do zaburzeń psychicznych, naukowcy z finansowanego przez NIMH konsorcjum PsychENCODE korzystają ze standardowych metod i podejść do analizy danych, aby stworzyć kompleksowy obraz tych elementów regulacyjnych w ludzkim mózgu.
Oprócz tych odkryć w artykułach zwrócono także uwagę na nowe metody i narzędzia, które pomogą badaczom analizować i badać bogactwo danych uzyskanych w wyniku tych wysiłków. Zasoby te obejmują platformę internetową oferującą interaktywne dane wizualizacyjne z różnych typów komórek mózgowych u osób z zaburzeniami psychicznymi i bez nich, znaną jako PsychSCREEN. Razem te metody i narzędzia zapewniają kompleksowe, zintegrowane źródło danych dla szerszej społeczności badawczej.
Artykuły skupiają się na drugiej fazie ustaleń konsorcjum PsychENCODE. Celem tych wysiłków jest pogłębienie wiedzy na temat wpływu regulacji genów na funkcjonowanie i dysfunkcje mózgu.
„Odkrycia konsorcjum PsychENCODE rzucają nowe światło na sposób, w jaki ryzyko genowe jest odwzorowywane na funkcjonowanie mózgu na różnych etapach rozwoju, w różnych obszarach mózgu i na różnych zaburzeniach” – powiedział dr Jonathan Pevsner, szef Oddziału Badań Genomicznych NIMH. „Ta praca stanowi solidną podstawę do ciągłych wysiłków mających na celu scharakteryzowanie ścieżek regulacyjnych różnych zaburzeń, wyjaśnienie roli mechanizmów epigenetycznych i zwiększenie różnorodności przodków reprezentowanej w badaniach”.
Artykuły PsychENCODE opublikowane w czasopismach Science i Science Advances są prezentowane jako zbiór na stronie internetowej Science.