새로운 UNC 계산 도구는 뇌에 영향을 미치는 유전 질환에 대한 이해를 높입니다.
게시 날짜:채플힐 – UNC 의과대학의 과학자들과 동료들은 각 장애와 관련된 새로운 유전자의 식별을 포함하여 9가지 뇌 장애의 유전적 토대를 연구하기 위해 H-MAGMA라는 새로운 컴퓨터 도구를 만들었습니다.
연구, 에 출판됨 자연 신경과학, 정신 장애와 관련된 유전자는 일반적으로 인생의 초기에 발현된다는 사실을 밝혔으며, 이는 인생의 초기 기간이 정신 질환 발병에 결정적인 영향을 미칠 가능성을 강조합니다. 연구진은 또한 신경퇴행성 장애 관련 유전자가 노년기에 발현된다는 사실도 발견했습니다. 마지막으로 과학자들은 이러한 장애 관련 유전자를 특정 뇌 세포 유형과 연결했습니다.
"H-MAGMA를 사용함으로써 우리는 비암호화 변이체를 표적 유전자에 연결할 수 있었습니다. 이는 이전에 과학자들이 뇌 질환에 대한 게놈 전체 연관 연구에서 생물학적으로 의미 있는 가설을 도출하는 능력을 제한했던 도전이었습니다."라고 연구 선임 저자는 말했습니다. 원혜정, PhD, UNC 의과대학 유전학 조교수이자 UNC 신경과학 센터 회원입니다. "또한 우리는 뇌 질환의 유전학에 기초한 중요한 생물학을 발견했으며 이러한 분자 메커니즘이 치료의 잠재적 표적이 될 수 있다고 생각합니다."
정신분열증, 알츠하이머병과 같은 뇌 장애는 전 세계적으로 가장 부담스러운 장애 중 하나입니다. 그러나 유전학과 신경생물학적 메커니즘에 대한 이해가 부족하기 때문에 치료 옵션이 거의 없습니다. GWAS(게놈 연관 연구)는 뇌 관련 장애를 포함한 다양한 건강 상태와 관련된 유전적 구조에 대한 이해에 혁명을 일으켰습니다. GWAS는 연구자들이 장애와 같은 특정 특성을 가진 개인의 유전적 서열을 비교하여 대상을 제어할 수 있는 기술입니다. 연구자들은 수천 명의 사람들의 유전자 서열을 분석함으로써 이를 수행합니다.
“현재까지 우리는 개인의 질병 발병 위험과 관련된 수백 개의 게놈 영역을 알고 있습니다.”라고 Won은 말했습니다. “그러나 이러한 유전적 변이가 건강에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것은 여전히 어려운 일이었습니다. 변이의 대부분은 단백질을 만들지 않는 게놈 영역에 위치하기 때문입니다. 이를 비암호화 유전자 변이체라고 합니다. 따라서 구체적인 역할이 명확하게 정의되지 않았습니다.”
이전 연구에서는 비코딩 변이체가 단백질을 직접 코딩하지는 않지만 유전자 발현과 상호작용하고 조절할 수 있다고 제안했습니다. 즉, 이러한 변이체는 단백질 생성을 직접적으로 유도하거나 코드화하지 않더라도 유전자가 단백질을 생성하는 방식을 조절하는 데 도움이 됩니다.
원 박사는 “비암호 변종의 중요성과 이들이 GWAS 연구 결과의 큰 부분을 차지한다는 점을 고려하여 우리는 인간 두뇌의 염색질 상호 작용 지도를 사용하여 이들을 상호 작용하는 유전자와 연결하려고 했습니다.”라고 말했습니다. 크로마틴(Chromatin)은 세포 내부에 촘촘하게 들어 있는 DNA와 단백질의 구조로, 정상적인 인간 건강을 유지하기 위해 핵에서 접혀 있습니다.
Won과 동료들은 이 지도를 사용하여 정신분열증, 자폐증, 우울증, 양극성 장애와 같은 정신 질환을 포함하여 9가지 다른 뇌 장애의 기초가 되는 유전자와 생물학적 원리를 식별했습니다. 및 알츠하이머병, 파킨슨병, 근위축성 측삭 경화증(ALS) 및 다발성 경화증(MS)과 같은 신경퇴행성 장애가 있습니다.
계산 도구 H-MAGMA를 사용하여 Won과 동료들은 비암호화 변이체를 상호 작용 유전자(이전 GWAS 연구 결과에 이미 연루된 유전자)에 연결할 수 있었습니다.
뇌 질환의 또 다른 중요한 질문은 질병의 근본 원인에 관여하는 세포인 세포 병인을 식별하는 것입니다. 뇌는 치료에 반응하여 다르게 작용할 수 있는 다양한 세포 유형이 있는 복잡한 기관이기 때문에 이는 특히 중요합니다. 연구진은 각 뇌 장애에 대한 중요한 세포 유형을 찾으려는 시도에서 정신 장애와 관련된 유전자가 글루타메이트성 뉴런에서 높게 발현되는 반면, 신경퇴행성 장애와 관련된 유전자는 신경교에서 높게 발현된다는 사실을 발견했습니다. 서로.
“게다가 우리는 장애의 핵심인 생물학적 과정을 분류했습니다.”라고 원 박사는 말했습니다. "이 분석을 통해 우리는 새로운 뇌 세포의 생성, 전사 조절 및 면역 반응이 많은 뇌 질환에 필수적이라는 것을 발견했습니다."
Won과 동료들은 또한 정신 장애를 연결하는 일반적인 생물학적 원리를 설명하기 위해 정신 장애 전반에 걸쳐 공유되는 유전자 목록을 생성했습니다.
원 교수는 “공유된 유전자 중에서 뇌의 초기 발달 과정이 중요하고 상층 뉴런이 관련된 기본 세포 유형임을 다시 한번 확인했다”며 “하나의 유전자가 두 개 이상의 유전자에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지를 강조하는 분자 메커니즘을 공개했다”고 말했다. 정신질환.”
H-MAGMA는 공개적으로 사용 가능하므로 이 도구는 유전학 및 신경과학 커뮤니티에 널리 적용되어 뇌 관련 질환으로 고통받는 사람들을 돕는 궁극적인 목표를 가지고 연구를 확장하는 데 도움이 됩니다.
국립 정신 건강 연구소, 뇌 및 행동 연구 재단, 사이먼스 재단 자폐증 연구 이니셔티브가 이 연구에 자금을 지원했습니다.