北卡羅來納大學科學家透過基因組定序揭開精神分裂症的一些秘密

教堂山 – 大多數關於精神分裂症遺傳學的研究都試圖了解基因在精神分裂症的發展和遺傳中所扮演的角色。已經有了很多發現，但也有很多缺失的部分。現在，北卡羅來納大學醫學院的科學家們進行了有史以來最大規模的精神分裂症全基因組定序研究，以更全面地了解人類基因組在這種疾病中所扮演的角色。

發表在《自然通訊》上， 研究 由北卡羅來納大學遺傳學系副教授、資深作者 Jin Szatkiewicz 博士共同領導的研究表明，罕見的結構遺傳變異可能在精神分裂症中發揮作用。沙利文 (Patrick Sullivan) 醫學博士是北卡羅來納大學醫學院精神病學和遺傳學傑出教授、精神病學基因組學中心主任，也是該研究的共同資深作者。

「我們的結果表明，影響特定基因組結構邊界的極其罕見的結構變異會增加精神分裂症的風險，」Szatkiewicz 說。 “這些邊界的改變可能會導致基因表現失調，我們認為未來的機制研究可以確定這些變異對生物學的精確功能影響。”

先前關於精神分裂症遺傳學的研究主要涉及使用稱為SNP 的常見遺傳變異（常見遺傳序列的改變，且每種改變均影響單一核苷酸）、提供製造蛋白質指令的DNA 部分的罕見變異或非常大的結構變異（影響數十萬個核苷酸的改變）。這些研究提供了基因組的快照，使基因組的很大一部分成為一個謎，因為它可能與精神分裂症有關。

在《自然通訊》的研究中，Szatkiewicz 及其同事使用一種稱為全基因組定序（WGS）的方法檢查了整個基因組。 WGS 尚未得到更廣泛應用的主要原因是它非常昂貴。在這項研究中，一項國際合作匯集了美國國家心理健康研究所的資助和瑞典SciLife 實驗室的配套資金，對1,165 名精神分裂症患者和1,000 名對照者進行了深度全基因組測序，這是有史以來最大的已知精神分裂症WGS 研究。

結果，有了新的發現。科學家在精神分裂症中發現了以前無法檢測到的DNA突變。

特別是，這項研究強調了被稱為拓撲相關域（TAD）的三維基因組結構在精神分裂症的發展中可能發揮的作用。 TAD 是基因組的不同區域，它們之間具有嚴格的邊界，以防止這些域與相鄰 TAD 中的遺傳物質相互作用。改變或打破這些界限使得基因和通常不會相互作用的調控元件之間發生相互作用。發育障礙。

這項研究發現，影響大腦 TAD 邊界的極為罕見的結構變異在精神分裂症患者中的發生率明顯高於非精神分裂症患者。結構變異是大突變，可能涉及缺失或重複的基因序列，或典型基因組中不存在的序列。這項發現表明，錯位或缺失的 TAD 邊界也可能導致精神分裂症的發展。這項研究首次發現了 TAD 異常與精神分裂症發展之間的關聯。

這項工作強調了影響 TAD 的結構變異是未來精神分裂症生物學機制研究的主要候選者。

北卡羅來納大學精神病學兼職助理教授 Szatkiewicz 表示：“未來的一項可能的研究是，研究具有這些 TAD 影響突變的患者來源細胞，並弄清楚在分子水平上究竟發生了什麼。” “將來，我們可以利用有關 TAD 效應的這些信息來幫助開發藥物或精準醫學治療方法，修復受損的 TAD 或受影響的基因表達，從而改善患者的治療效果。”

這項研究將與其他 WGS 研究結合，以增加樣本量以進一步證實這些結果。這項研究也將幫助科學界進一步解開精神分裂症的遺傳謎團。

北卡羅來納大學遺傳學系的共同第一作者是 Matthew Halvorsen 博士、Ruth Huh 博士、Jia Wen 博士。北卡羅來納大學的其他作者包括 Paola Giusto-Rodriguez 博士、NaEshia Ancalade、Martilias Farrell 博士、James Crowley 博士和 Yun Li 博士。

這項研究是北卡羅來納大學教堂山分校、隆德大學、查爾姆斯理工大學、卡羅林斯卡學院和烏普薩拉大學的研究人員合作進行的。

原文來源： WRAL 技術線