Введение
Используя комбинацию клеточных линий и методов секвенирования ДНК, исследователи из Медицинской школы Университета Северной Каролины (UNC School of Medicine) определили функцию генетических вариантов, влияющих на риск развития шизофрении, расстройств аутистического спектра и биполярного расстройства. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Nature Neuroscience.
Генетические варианты и психические расстройства
В геноме человека существуют сотни различных мест, связанных с психическими расстройствами. Однако эти места находятся в тех участках генома, функция которых не до конца понятна. Исследователи предположили, что некоторые генетические варианты функционируют только при стимуляции определенными нервными путями, важными для развития мозга.
Белки и некодирующие регионы
Из всего генома только 3% отвечают за создание белков, выполняющих необходимые задачи в организме. Остальные 97% генома не кодируют белки. Именно в этих «некодирующих» регионах можно обнаружить большинство генетических вариантов, связанных с психическими заболеваниями.
Функция некодирующих генетических вариантов
Ожидается, что некодирующие варианты будут аналогичны выключателям света. Они могут «включать» и «выключать» гены, кодирующие белки. Однако выяснить точную функцию этих некодирующих генетических вариантов исследователям оказалось сложно.
Это связано с тем, что «некодирующие» генетические варианты могут иметь «зависимую от контекста» функцию. Они работают только тогда, когда стимулируются определенные клеточные пути.
Исследование в лаборатории Штейна
Лаборатория Штейна решила изучить функцию этих генетических вариантов в нейронных клетках-предшественниках, которые участвуют в развитии мозга. Каждая клеточная линия имеет свой генетический фон, что позволяет исследователям сравнивать и противопоставлять генетические варианты как в активном, так и в неактивном состояниях.
Экспериментальная методика
Сотрудники лаборатории Штейна подвергали стволовые клетки воздействию различных химических соединений и контролей, чтобы измерить различия в реакции. Эти соединения стимулируют путь Wnt — каскад белков, которые играют важную роль в развитии мозга.
Результаты исследования
Используя живую модель, исследователи обнаружили тысячи некодирующих генетических вариантов, выполняющих контекстно-зависимую функцию.
«Обнаружение этих генетических вариантов представляет собой важный шаг вперед в нашем понимании механизмов, которые повышают риск развития нервно-психических расстройств», — сказал Стейн.
Перспективы применения
Аналогичный дизайн исследования с использованием этой модельной системы живых клеток человеческого мозга может быть полезен для проверки того, как генетические вариации влияют на риск воздействия окружающей среды, например воздействия свинца, и их воздействия на мозг.
Аналогичным образом, будущие применения этого подхода могут быть использованы для назначения психиатрического лечения на основе генетики человека.
Литература.
“Stimulating Wnt signaling reveals context-dependent genetic effects on gene regulation in primary human neural progenitors” by Jason Stein et al. Nature Neuroscience
