ارتباط ژن‌های دخیل در اوتیسم و ​​اسکیزوفرنی برای سازماندهی مغز

به گزارش واحد ژنتیک پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، سازماندهی مغز انسان در طول زمان و به دنبال بیان هماهنگ هزاران ژن توسعه می یابد. ارتباط توسعه سازمان مغز سالم با ژن های دخیل در شرایط سلامت روان مانند اوتیسم و ​​اسکیزوفرنی می تواند به آشکار کردن علل بیولوژیکی این اختلالات کمک کند. محققان دانشگاه کمبریج و سایر مؤسسات در سراسر جهان اخیراً مطالعه ای را انجام دادند که بیان ژن در مغزهای سالم را با تصویربرداری، رونویسی و ژنتیک اختلال طیف اوتیسم و ​​اسکیزوفرنی مرتبط کرد. مقاله آنها از سه الگوی فضایی متمایز از بیان ژن قشر مغزی پرده برداری می کند که هر کدام ارتباط خاصی با اوتیسم و ​​اسکیزوفرنی دارند. ریچارد دیر، یکی از نویسندگان مقاله می گوید که کار قبلی نشان داده بود که تمام مغزهای انسان الگوی فضایی اولیه بیان ژن (C1) دارند که سلسله مراتب ارتباطات بین نورون ها را منعکس می کند. فرضیه محققان در مظالعه اخیر این بوده است که احتمالاً بیش از یک الگو وجود دارد که بیست هزار ژن انسانی را در مغز بیان می کند. هدف اولیه مطالعه اخیر کشف الگوهای فضایی جدید بیان ژن بود.

محققان امیدوار بودند که این الگوهای جدید به اصطلاح برنامه های رونویسی، مکانیسم های بیولوژیکی که از طریق آنها مغز انسان در سلامت و بیماری رشد می کند، روشن کند. چالش کلیدی برای این مطالعه، داده های محدود موجود بود. اطلس مغز انسان، تنها مجموعه داده بیان ژن با وضوح فضایی بالا در سراسر مغز باقی مانده است و تنها از شش اهداکننده سالم جمع آوری شده است. بنابراین محققان مجبور بودند راهی برای شناسایی الگوهایی در این داده های محدود پیدا کنند. برنامه های رونویسی که در مغز همه انسان ها به اشتراک گذاشته شده است. به عنوان بخشی از مطالعه خود، محققان تجزیه و تحلیل های محاسباتی مختلفی را برای تأیید نتایج خود انجام دادند، از جمله آزمایش جایگشت برای استحکام و اعتبار در سه نوع مجزا از داده های مستقل. آنها همچنین به دنبال ارتباط بین برنامه های رونویسی جدید و داده های منتشر شده قبلی مربوط به سازماندهی مغز، رشد، بیان ژن و تنوع ژنتیکی مرتبط با عملکرد مغز در سلامت و بیماری بودند. چیزی که بیش از همه قابل توجه بود این بود که چگونه هر تحلیل جدیدی که انجام می شد بر روی یک داستان ثابت همگرایی داشت. الگوی دوم بیان ژن (C2) مربوط به متابولیسم شناختی و اوتیسم است، در حالی که الگوی سوم (C3) به شکل پذیری مغز در نوجوانی و اسکیزوفرنی مربوط می شود.

Dear و همکارانش اولین کسانی هستند که بیان ژن عصبی مغز را به اوتیسم و ​​اسکیزوفرنی در سه نوع رایج از نتایج قبلی (یعنی تصویربرداری عصبی مورد شاهدی، بیان ژن دیفرانسیل، و مطالعات ارتباطی گسترده ژنوم) مرتبط کردند. نتایج آن ها نشان می دهد که داده های جمع آوری شده با استفاده از این تکنیک های متمایز، که قبلاً به نظر می رسید نامرتبط بودند، در واقع می توانند به همان برنامه های رونویسی برگردند که رشد مغز انسان سالم را هدایت می کنند. گام بعدی برای محققان این خواهد بود که عمیق تر در زیست شناسی این سه الگو غوطه ور شوند تا آنها را در سطح مکانیکی تر درک کرده و از داده های توالی RNA تک هسته ای اخیرا منتشر شده استفاده کنند. برای مثال، آنها امیدوارند که ژن های کلیدی یا فاکتورهای رونویسی را که بیان الگوهای C1-C3 را در مراحل اولیه توسعه در انواع سلول های مختلف هدایت می کنند، کشف کنند. همچنین امیدوارند که این سه الگو و کد تجزیه و تحلیل بهینه ای که ایجاد شد منبعی باشد برای دانشمندان دیگری که به دنبال درک زیربنای ژنتیکی سازمان فضایی مغز هستند.