We use cookies to understand how you use our site and to improve your experience. This includes personalizing content and advertising. To learn more, click here. By continuing to use our site, you accept our use of cookies. Cookie Policy.

Features Partner Sites Information LinkXpress hp
Sign In
Advertise with Us
LGC Clinical Diagnostics

Download Mobile App




Впервые рассмотрен ген, который может объяснить биологическое происхождение шизофрении

By LabMedica International staff writers
Posted on 11 Feb 2016
Print article
Экспериментально визуализированный микрофотоснимок, на котором показан компонент системы комплемента С4 (зеленый), расположенный в синапсах (красные и белые) культивируемых первичных нейронов человека (тела клеток обозначены синим цветом). Фото любезно предоставлено Хизер де Ривера (Heather de Rivera), Лаборатория МакКэрролла).
Экспериментально визуализированный микрофотоснимок, на котором показан компонент системы комплемента С4 (зеленый), расположенный в синапсах (красные и белые) культивируемых первичных нейронов человека (тела клеток обозначены синим цветом). Фото любезно предоставлено Хизер де Ривера (Heather de Rivera), Лаборатория МакКэрролла).
Из более чем 100 хромосомных областей, скрывающих известный генетический риск возникновения шизофрении,  область 6-й хромосомы, содержащая ген компонента системы комплемента С4, намного возвышается над другими областями, связанными с риском, на геномной `линии горизонта` шизофрении, маркируя наиболее известную генетическую область, оказывающую влияние на заболевание (фото любезно предоставлены Консорциумом психиатрической геномики).
Из более чем 100 хромосомных областей, скрывающих известный генетический риск возникновения шизофрении, область 6-й хромосомы, содержащая ген компонента системы комплемента С4, намного возвышается над другими областями, связанными с риском, на геномной `линии горизонта` шизофрении, маркируя наиболее известную генетическую область, оказывающую влияние на заболевание (фото любезно предоставлены Консорциумом психиатрической геномики).
В исследовании, представляющем собой историческую значимость, научные сотрудники определили мутации гена компонента системы комплемента С4, которые в значительной степени связаны с риском развития шизофрении.

В дальнейшем было обнаружено, что C4, хорошо известный белок иммунной системы, также задействован в синаптическом прунинге в головном мозге. Исследование дает важное представление о биологическом происхождении и лежащей в основе физиологии этой изнурительной болезни и, вероятно, поможет в поисках нового пути для разработки диагностических тестов для раннего обнаружения заболевания, а также более эффективных лекарственных препаратов для лечения и профилактики, что позволит направить терапевтические стратегии на устранение причин нарушения, а не его симптомов.

“В связи с тем, что шизофрения была впервые описана более века тому назад, природа заболевания оставалась своего рода «черным ящиком», отчасти потому что было практически невозможно смоделировать нарушение в клетках или у животных, — сказал руководитель исследования Стивен МакКэрролл (Steven McCarroll), адъюнкт-профессор в Гарвардской медицинской школе и руководитель отдела генетики в Центре психиатрических исследований Стэнли при Институте Брода (Кембридж, штат Массачусетс, США). – Геном человека обеспечивает эффективный новый путь к пониманию этой болезни”.

В прошлые годы были определены более 100 областей в геноме человека, которые несут факторы риска возникновения шизофрении. Наиболее сильный связанный с риском сигнал был, вне всяких сомнений, на хромосоме 6, в области, долгое время ассоциировавшейся с инфекционным заболеванием, заставляя некоторых предполагать, что шизофрения могла бы быть вызвана возбудителем инфекции.

Наиболее выраженная из известных генетическая связь шизофрении на уровне численности популяции заключается в изменчивости в локусе главного комплекса гистосовместимости иммунной системы. Однако гены и молекулярные механизмы, являющиеся причиной этого процесса, остаются трудными для понимания при использовании обычных генетических методов. Новое исследование показывает, что эта связь в некоторой степени обусловлена множеством разнообразных аллелей генов C4. Изучая уровни РНК, исследователи обнаружили, что эти аллели приводят к значительному изменению уровней экспрессии C4A и C4B в головном мозге.

Исследование было основано на изучении ДНК, взятой более чем у 100,000 человек из 30 стран, подробном анализе сложной генетической изменчивости в более чем 65,000 геномов человека, развитии инновационной аналитической стратегии, тщательном изучении образцов головного мозга сотен людей после их смерти и использовании данных об исследованиях на животных, чтобы в дальнейшем лучше понять биологическую функцию C4.

Анализ данных о геноме почти 65,000 человек (с шизофренией и без нее) показал поразительную корреляцию: пациенты, у которых оказались особые аллели C4, продемонстрировали более высокую экспрессию этих аллелей, а также более высокий риск развития шизофрении. Таким образом, мутации, приводящие к аномально повышенной экспрессии C4, были в значительной степени связаны с предрасположенностью к развитию шизофрении.

Каким образом компонент системы комплемента С4 (он, как известно, маркирует патогенные микроорганизмы для уничтожения иммуноцитами) влияет на риск возникновения шизофрении? Исследователи обнаружили, что белок человека C4 локализован в синапсах, дендритах, аксонах и телах нейронов. Они также обнаружили, что C4 играет ключевую роль в сокращении числа синапсов во время созревания головного мозга. В частности, C4 был необходим для того, чтобы компонент системы комплемента С3 накапливался в синапсах, подавая сигнал о том, что эти синапсы должны быть удалены. Факты также указывают на то, что более высокая активность C4 связана с увеличенным сокращением числа синапсов в головном мозге во время ключевого периода развития мозга. У мышей компонент системы комплемента С4 выступает посредником при уничтожении синапсов во время постнатального развития.

Человеческий мозг в норме претерпевает обширное сокращение синапсов (особенно в коре головного мозга) во время подросткового периода, характерного периода появления симптомов. “В норме сокращение избыточных нейронов избавляет от лишних связей, в которых мы больше не нуждаемся, адаптируя наш мозг для оптимальной работы, однако чрезмерный прунинг может ослабить психическую функцию, — объяснил Томас Ленер (Thomas Lehner), доктор философии, директор отдела по координации научно-исследовательской работы в области геномики в Национальном институте психического здоровья при Национальном институте здоровья (Бетесда, штат Мэриленд, США). — Это могло помочь объяснить время появления симптомов в конце подросткового периода/ старшем подростковом возрасте и уменьшение объемов функционирующей ткани головного мозга при шизофрении”. Результаты помогут также найти ответ на вопрос, почему люди с шизофренией обычно имеют более тонкую кору головного мозга с меньшим количеством синапсов, чем лица, не пораженные этим заболеванием.

Результаты показали, что чрезмерное сокращение числа синапсов в головном мозге создает предрасположенность к шизофрении. Благоприятным обстоятельством является то, что многое уже известно о роли C4 и других белков системы комплемента в иммунной системе, поэтому исследователи могут использовать по максимуму богатый выбор имеющихся знаний, чтобы определить возможные терапевтические методы. Например, антикомплементные лекарственные препараты уже разрабатываются для лечения других заболеваний.

“Несмотря на то, что еще рано делать какие-либо выводы, мы увидели эффективность понимания биологического механизма болезни в другом свете, - сказал Эрик Ландер (Eric Lander), директор Института Брода. – Понимание шизофрении будет таким же образом ускорять прогресс в работе, направленной на борьбу с этим тяжелым заболеванием, которое поражает молодых людей”.

Проведение работы стало возможным в значительной степени благодаря каталитическому финансированию от Центра Стэнли; данная научная работа посвящена покойному Теду Стэнли (Ted Stanley). “Филантропия помогла нам сделать ставки на рискованные научные исследования, результаты которых, возможно, будут меняться, — сказал директор Центра Стэнли Стивен Хайман (Steven Hyman). –Поддержка недавно почивших Теда и Вэды Стэнли (Vada Stanley) дала ученым Института Брода возможность собрать воедино человеческие ресурсы, технические возможности и материальные средства и направить их на развитие инновационных методов”.

“Данное исследование обозначает решающий поворотный момент в борьбе с психическим расстройством. Это меняет ход дела, - добавил Брюс Катберт (Bruce Cuthbert), доктор философии, исполняющий обязанности директора Национального института психического здоровья. – Благодаря этому важному научному открытию в области генетики мы можем наконец представить себе потенциальные возможности клинических исследований, раннего обнаружения болезни и даже профилактических мер”.

Исследование, проведенное Сейкаром Э. (Sekar A.) и соавторами, было опубликовано онлайн, накануне выхода в печать 27 января 2016 г. в журнале Nature.

Ссылки по теме:
Broad Institute
[US] National Institute of Mental Health (NIMH)
More about the study

Gold Member
Chagas Disease Test
CHAGAS Cassette
Verification Panels for Assay Development & QC
Seroconversion Panels
New
Ultrasonic Cleaner
UC 300 Series
New
Unstirred Waterbath
HumAqua 5

Print article

Channels

Clinical Chemistry

view channel
Image: Professor Nicole Strittmatter (left) and first author Wei Chen stand in front of the mass spectrometer with a tissue sample (Photo courtesy of Robert Reich/TUM)

Mass Spectrometry Detects Bacteria Without Time-Consuming Isolation and Multiplication

Speed and accuracy are essential when diagnosing diseases. Traditionally, diagnosing bacterial infections involves the labor-intensive process of isolating pathogens and cultivating bacterial cultures,... Read more

Molecular Diagnostics

view channel
Image: Macrophages infected with mycobacterium tuberculosis (Photo courtesy of MIT)

New Molecular Label to Help Develop Simpler and Faster Tuberculosis Tests

Tuberculosis (TB), the deadliest infectious disease globally, is responsible for infecting an estimated 10 million people each year and causing over 1 million deaths annually. While chest X-rays and molecular... Read more

Immunology

view channel
Image: The cancer stem cell test can accurately choose more effective treatments (Photo courtesy of University of Cincinnati)

Stem Cell Test Predicts Treatment Outcome for Patients with Platinum-Resistant Ovarian Cancer

Epithelial ovarian cancer frequently responds to chemotherapy initially, but eventually, the tumor develops resistance to the therapy, leading to regrowth. This resistance is partially due to the activation... Read more

Technology

view channel
Image: Ziyang Wang and Shengxi Huang have developed a tool that enables precise insights into viral proteins and brain disease markers (Photo courtesy of Jeff Fitlow/Rice University)

Light Signature Algorithm to Enable Faster and More Precise Medical Diagnoses

Every material or molecule interacts with light in a unique way, creating a distinct pattern, much like a fingerprint. Optical spectroscopy, which involves shining a laser on a material and observing how... Read more

Industry

view channel
Image: The collaboration aims to leverage Oxford Nanopore\'s sequencing platform and Cepheid\'s GeneXpert system to advance the field of sequencing for infectious diseases (Photo courtesy of Cepheid)

Cepheid and Oxford Nanopore Technologies Partner on Advancing Automated Sequencing-Based Solutions

Cepheid (Sunnyvale, CA, USA), a leading molecular diagnostics company, and Oxford Nanopore Technologies (Oxford, UK), the company behind a new generation of sequencing-based molecular analysis technologies,... Read more
Copyright © 2000-2025 Globetech Media. All rights reserved.