发现隐藏在DNA折叠中的精神分裂症秘密

精神分裂症是一种众所周知的难以理解和治疗的疾病。使用3-D染色体作图的新研究帮助科学家获得关于这种破坏性疾病背后的遗传机制的新见识。
精神分裂症是一种以妄想，幻觉和其他显着认知困难为特征的致残性疾病。
影响全世界近1％的人口，估计有超过5000万人患有精神分裂症。
由于精神分裂症的具体原因并不是很清楚，所以目前的药物治疗只是帮助减轻症状，但不能治愈疾病。
这项研究在《自然》杂志上发表,这是一项可能会带来超越精神分裂症影响的研究,因为它表明了一个潜在、强大的新策略，这个策略将会给人类治愈疾病的机制带来新的途径。
加州大学洛杉矶分校神经病学和精神病学教授Daniel Geschwind博士说：“这项工作为理解与复杂疾病相关的常见遗传变异如何影响特定基因和途径提供了路线图”。
精神分裂症早已被认为具有高度遗传性，它经常在家庭中世代相传。2014年发表的一项关于精神分裂症患者的“大型全基因组关联研究”，将疾病与人类基因组上超过100个不同位置的小DNA变异相关联。
然而，大多数这些地点位于实际基因之外，因此他们在精神分裂症中的作用一直不清楚。其他主要疾病的全基因组研究分析也产生了类似的令人困惑的结果。
这些研究中鉴定的非基因位置已经证明是所谓的“调节区”，其用于增强或抑制基因组上位于其附近的基因的活性。但许多与这些疾病相关的位置在基因组附近没有明显的基因靶点。
一种可能性是这些神秘的疾病相关位置也是靶基因组上相对较远的基因的调节区。如果它们通过DNA包装到染色体上时，经历复杂扭曲和成环，使得它们物理上靠近那些“远距离”基因，则可以做到这一点，正如当绳索卷绕时绳索的两个相对端可以靠近在一起。
为了调查这种可能性，Geschwind和他的团队使用了一种相对较新的高分辨率版本的技术，称为“染色体构象捕获”，用其进行化学标记，然后绘制染色体DNA环接触的位置。
因为人身体中的每种类型的细胞具有不同的3-D染色体结构，研究人员将该技术应用于来自皮质的不成熟的人类脑细胞，跨越大脑顶部，处理较高认知任务的大区域。精神分裂症被认为是异常皮层发育的病症。
研究显示，来自2014年研究的超过100个精神分裂症连锁位点中的大多数在脑发育期间接触已知基因。其中许多是在以前的研究中已经确定与精神分裂症相关的基因。因为他们在精神分裂症中的活性水平在皮质中是异常的。
在研究中新近与精神分裂症相关的基因包括几种由神经递质乙酰胆碱活化的脑细胞受体，这意味着这些受体功能的变化有助于引起精神分裂症。
Geschwind说：“有很多临床和药理学数据表明，大脑中乙酰胆碱信号的变化可能会恶化精神分裂症的症状，辅助导致该疾病”。
该分析还指出了几种参与脑细胞产生的早期爆发的基因，其产生于人的大脑皮质。
总之，研究人员确定了几百个可能在精神分裂症中异常调节但以前未被确定与该疾病相关的基因。进一步实验和分析这二十多个基因，他们发现了其它的异常调节精神分裂症的证据。
随着进一步的研究阐明这些基因在精神分裂症中的作用，科学家将获得关于疾病如何发展和持续的更完整的图像，并且应当能够开发更有效的治疗方案。
Geschwind说：“近期利用这项研究的结果帮助我们更好地理解精神分裂症，但我们也计划应用这个相同的策略来确定自闭症和其他神经发育障碍发展中的关键基因”。
原则上3-D染色体作图技术可以用于涉及遗传风险的任何疾病的基因关联数据。这种相同的方法也可以用于发现基因与普通生物学过程中的调节区之间的关系。