ИИ картирует скрытую сетевую структуру генов при шизофрении

Ключевые моменты

• Исследование, опубликованное в журнале Nature Genetics, выявило 766 генов, связанных с шизофренией, включая 641, обнаруженный впервые в подобном генетическом анализе.
• Исследователи проанализировали генетические данные более 102 000 человек и ткани мозга из шести регионов человеческого мозга.
• В проект внесли вклад Институт развития мозга Либера, Университет Бари и десятки психиатрических центров по всему миру.
• По оценкам Всемирной организации здравоохранения, шизофренией страдают примерно 23 миллиона человек во всем мире, или примерно один из 345.
• Результаты исследования свидетельствуют о том, что гены риска шизофрении действуют не самостоятельно, а образуют скоординированную биологическую сеть в мозге.

Шизофрения не имеет единственной причины, на которую можно указать. Ни одна мутация не включает переключатель. Вместо этого сотни небольших генетических различий накапливаются по всему мозгу, повышая риск немного с каждым из них, пока болезнь не возьмет верх. Эта сложность сделала её одной из самых сложных задач в генетике.

Теперь крупное исследование, впервые освещенное Wired AI, дало ученым самое ясное представление о том, как эти части складываются вместе.

Что именно обнаружили исследователи?

Команда выявила 766 генов, связанных с риском шизофрении, и 641 из них никогда ранее не появлялся в этом типе анализа. Ключом было рассмотрение этих генов не как контрольного списка, а как сети.

Предыдущие работы искали гены, которые включались или выключались неправильно — метод, называемый транскриптомным анализом. Это исследование пошло дальше. Оно отследило дальнодействующие регуляторные сигналы, то есть инструкции, которые распространяются на большие участки ДНК, чтобы повышать или понижать активность удаленных генов. Эти дальнодействующие сигналы выявили связи, которые более ранние методы просто не могли заметить.

Исследователи описали результат как включение света на всем протяжении целого района. Раньше ученые видели несколько освещенных домов. Теперь они могут видеть весь район сразу.

Почему сетевой подход меняет что-либо?

Он меняет мишень. Если бы шизофрения была вызвана одним неправильным геном, вы бы искали одно исправление. Поскольку риск распределен по сети взаимодействующих генов, любое лечение должно учитывать, как воздействие на один элемент движет другими.

Знание того, какие гены находятся в центре этой сети, а какие просто находятся рядом, рассказывает исследователям, где лекарство или терапия могут дать максимальную пользу без неожиданных побочных эффектов в других местах.

Исследование основывалось на генетических данных более 102 000 человек наряду с образцами ткани мозга, взятыми из шести различных регионов мозга у сотен доноров. Это масштабирование имеет значение. Меньшие наборы данных упускают слабые сигналы, которые становятся видны только при анализе десятков тысяч человек одновременно.

Что это означает для пациентов и семей?

Из этого исследования не следует никакое новое лечение. Оно предоставляет гораздо более подробную карту для исследователей, разрабатывающих эти методы лечения.

Шизофрения изменяет способность человека воспринимать реальность. Галлюцинации и бредовые идеи — это симптомы, которые знает большинство людей, но болезнь также приводит к социальному отчуждению, проблемам с памятью и затруднениям с вниманием и организованным мышлением. Этот широкий диапазон эффектов всегда намекал на что-то сложное, происходящее в глубине, и это исследование подтверждает это.

Наличие семейной истории увеличивает ваш личный риск, но не решает вашу судьбу. Многие люди с близкими родственниками, у которых есть шизофрения, никогда не развивают её сами. Другие диагностируются без какой-либо семейной истории. Лучшие генетические карты могут в конечном итоге помочь врачам выявить, кто находится в наибольшей группе риска достаточно рано, чтобы принять меры.

Частые вопросы

Означает ли это, что ученые нашли причину шизофрении?

Нет. Исследование выявило гены, которые способствуют риску, но не единственную причину. Шизофрения, похоже, возникает из сотен небольших генетических эффектов, действующих вместе, и исследователи все еще разбираются, как они взаимодействуют.

Приведет ли это к новому лекарству в ближайшем времени?

Не сразу. Картирование генной сети — это важная основа, прежде чем можно выбрать мишени для лекарств. Ученые теперь знают, какие гены следует изучать наиболее внимательно, что сокращает путь к будущим методам лечения, но не создает их в одночасье.

Может ли генетический тест сказать мне, разовьется ли у меня шизофрения?

Современные генетические тесты не могут надежно предсказать шизофрению. Риск распределен среди слишком множества небольших вариантов, чтобы какой-либо один тест мог дать четкий ответ, хотя исследования, подобные этому, могут в конечном итоге сделать предсказательные инструменты более точными.