Schizophrenie und Autismus Share Verwandte Genetic Networks
obwohl Schizophrenie ist hoch genetischen Ursprungs , wurden die in der Unordnung beteiligten Gene schwierig zu identifizieren sind. In den letzten Jahren haben Forscher mehrere Gene beteiligt , aber es ist unklar, wie sie wirken , um die Störung zu erzeugen. Eine neue Studie von Forschern an der Columbia University Medical Center identifiziert betroffene Gen -Netzwerke und bietet einen Einblick in die molekularen Ursachen der Erkrankung.
Das Papier wurde in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Neuroscience .
Mit Hilfe eines unvoreingenommene Sammlung von Hunderten von Mutationen im Zusammenhang mit Schizophrenie , die angewendet Columbia Forscher eine anspruchsvolle Rechenansatzverborgene Beziehungen zwischen scheinbar unzusammenhängenden Gene aufzudecken. Die Analyse ergab, dass viele der Gene bei der Schizophrenie mutiert werden in zwei Hauptnetze , die in einigen Schlüsselprozessen teilnehmen , einschließlich Axon Führung Synapsenfunktion, Neuron Mobilität und chromosomale Veränderung organisiert.
Die Studie deckte auch eine faszinierende Verbindung zwischen Schizophrenie und Autismus . "Wenn wir nicht gewusst hätte, dass es sich um zwei verschiedene Krankheiten und hatte alle Mutationen in einem einzigen Analyse setzen , würde es sich mit sehr ähnlichen Netzen gekommen sind ", sagte der leitende Autor der Studie , Dennis Vitkup , PhD, Associate Professor in der Abteilung für Biomedizinische Informatik , das Zentrum für Computational Biology and Bioinformatics und der Columbia Initiative in Systembiologie an der Columbia University Medical Center. "Es zeigt, wie eng die Autismus und Schizophrenie genetische Netzwerke miteinander verflochten sind ", fügte er hinzu.
Obwohl es einige Zeit dauern , um die Ergebnisse in praktische Anwendungen umzusetzen , bietet die Studie Einblicke in die molekularen Ursachen von Schizophrenie. Es zeigt auch, dass Mutationen, die mit Schizophrenie, Autismus , und wahrscheinlich viele andere psychiatrische Störungen verbunden sind, sind wahrscheinlich auf eine Reihe von miteinander verknüpften molekularen Prozesse zusammenlaufen.
Computer-Analyse deckt genetische Netzwerke
Um mögliche Zusammenhänge zwischen Genen in Schizophrenie mutiert zu entdecken, Dr. Vitkup und Kollegen entwickelten ein Rechenansatz, die so genannte Netztasche , um Netzwerke von Genen wahrscheinlich für den gleichen genetischen Phänotyp verantwortlich sein zu identifizieren. Sie versammelten sich dann die stärksten Mutationen, die bei der Schizophrenie von anderen Forschern beobachtet worden war - Einschluss eines Satzes von de novo vor kurzem von einem Team von Forschern unter Leitung von Maria Columbia Karayiorgou , MD, und Joseph A. Gogos , MD, PhD führte beschriebenen Mutationen - und gefüttert werden in das Programm .
Das Programm entdeckt zwei genetische Netzwerke . Gene, die in dem ersten Netzwerk sind in erster Linie in axon Führung Synapsenfunktion und der Zellmigration beteiligt sind. Gene, die in dem zweiten Netzwerk sich im chromosomalen Organisation und Remodeling beteiligt.
Teile der beiden Netzwerke sind sehr aktiv während der pränatalen Entwicklung , was darauf hindeutet , dass Veränderungen im Gehirn, Schizophrenie im späteren Leben führen nach unten sehr früh im Leben gelegt .
Verbindung zu Autismus
Dr. Vitkup auch verglich seine Schizophrenie Netzwerke mit Netzwerken in neurologische Entwicklungsstörungen wie Autismus gefunden. Ein Schizophrenie -Netzwerk ist stark verbunden mit einer Autismus -Netzwerk er in einer Studie im letzten Jahr veröffentlicht wurde, beschrieben . Beide Netzwerke enthalten Gene in Axon Führung , synapse Funktion und Zellmigration beteiligt.
" Unsere jüngsten Mutationsanalyse zeigte, dass diese Überdeckung umfasst hauptsächlich Gene, die wichtig für die frühe Entwicklung des Fötus sind . Dies ist nicht verwunderlich, denn einige Fälle von Schizophrenie und wahrscheinlich viele Fälle von Autismus haben neurologische Entwicklungs Herkunft ", sagte Dr. Karayiorgou .
Die enge Beziehung zwischen genetischer Netzwerke in Autismus und Schizophrenie beteiligt wirft eine interessante Frage : Wie können Mutationen in der gleichen oder verwandte Gene führen zwei verschiedene Erkrankungen ?
"Ich mag die Analogie von Autobremsenzu verwenden ", sagte Dr. Vitkup . "Different mechanische Fehlfunktionen des Bremsmechanismus kann sehr unterschiedliche funktionale Folgen haben , von einer schnellen Beschleunigung , um ein Abwürgen . "
Dr. Vitkup sah große Mutationen bezeichnet Kopienzahl Varianten ( CNVs ) , die entweder an Schizophrenie oder Autismus führen kann. CNVs beinhalten lange Strecken des Genoms , die mehrere Gene, die entweder kopiert oder gelöscht wurden . Die Vervielfältigung von einer Region erhöht die " Dosierung " der Gene ; Deletion einer Region verringert die Dosierung.
In CNVs in das Wachstum von Dendriten oder dendritischen Dornen , an den Enden der Nervenzellen beteiligt sind, fand er Rückgang des Wachstums zu sein bei der Schizophrenie häufiger und erhöhen in Wachstum bei Autismus häufiger. "Das ist im Einklang mit dem, was von postmortalen Hirnstudienfestgestellt worden ", sagte er .
" Der Nachweis der funktionalen Konvergenz zwischen Risikogene steht in Einklang mit der Vorstellung, dass Schizophrenie und Autismus sind beide in erster Linie Erkrankungen der neuronalen Kommunikation . Sie haben jedoch deutliche klinische Merkmale und die Herausforderung bleibt , um die kritischen neuronale Schaltkreise und Mechanismen , die sie unterscheiden zu identifizieren ", sagte Dr. Joseph A. Gogos . " Dies ist ein Schritt in diese Richtung. "
Dr. Vitkup prognostiziert, dass viele Gene bei Schizophrenie und Autismus beteiligt wird schließlich gefunden werden - möglicherweise bis zu 1000 Gene für jede Störung - aber ein bedeutender Teil von ihnen wird wahrscheinlich in die Netzwerke und Pfade in der aktuellen Studie identifiziert fallen .
" Bis vor wenigen Jahren waren die Menschen nur für eine Handvoll Gene für Autismus und Schizophrenie verantwortlich suchen , so die Idee, dass viele Hunderte von Genen beteiligt sind, ist eine große Veränderung im Denken ", sagte Dr. Vitkup . "Unsere Studie und die Studien unserer Mitarbeiter zeigen, dass bei der Suche nach den Ursachen der komplexen genetischen Erkrankungen , wird produktiver für gemeinsame Wege und Gen -Schaltungen als für eine Handvoll kausale Gene zu suchen. Diese Art der Netzwerkanalyse gibt uns ein Weg, um zu beginnen zu verstehen, was passiert, zu machen. "
Studie weist Wege für zukünftige Ansätze zur Entdeckung von Genen
" Um alle Prozesse und molekulare Signalwege bei der Schizophrenie und verwandten Erkrankungen beteiligt zu entdecken, mehr Gen Suche ist eindeutig erforderlich sind ", sagte Dr. Vitkup .
Bis vor kurzem wurde die Jagd nach Krankheitsgenen in erster Linie auf der Analyse von gemeinsamen genetischen Mutationen , mit sogenannten genomweiten Assoziationsstudien ( GWAS ) konzentriert. Aber nach Drs. Vitkup , Karayiorgou und Gogos , eine ergänzende , möglicherweise weniger teuer , Ansatz kann mehr fruchtbar. " Mit Blick auf Menschen mit Schizophrenie, die in Familien ohne Geschichte der Krankheit geboren werden ", sagte Dr. Vitkup , "können wir de novo -Mutationen , die deren Störung verursacht haben, sind zu identifizieren. "
Drs. Karayiorgou und Gogos zuletzt verwendeten diesen Ansatz auf viele Dutzende von neuen Schizophrenie Mutationen aus mehreren hundert Familien aufzudecken ; fast jede Mutation war eindeutig ein Patient .
"Unsere Studie zeigt, dass durch netzwerkbasierte Analysen von seltenen de novo Mutationen möglich, relevante molekulare Prozesse implizieren ist es ", sagte Dr. Vitkup . " Die Anwendung ähnlicher Verfahren auf größere Patientenkohorten , sollten wir in der Lage, alle Wege und molekularen Prozesse zugrunde liegenden komplexen psychischen Störungen wie Schizophrenie zu beschreiben sein."