基于對近6.5萬人的遺傳分析,一項里程碑研究揭示出如果個體遺傳了與“突觸修剪”相關的某一基因的特定突變,會增加他罹患精神分裂癥的風險。研究結果第一次描繪出了,這一破壞性的精神疾病與特異的基因變異及一個生物學過程有因果關系。它們還幫助解釋了一些數十年的觀察發現:在青春期突觸修剪尤其活躍——這一時期是出現精神分裂癥癥狀的典型時期,并且精神分裂癥患者大腦的神經元間往往顯示較少的連接。
這一稱作為補體成分4 (C4)的基因,眾所周知在免疫系統中起作用,現在研究人員證實它也在大腦發育和精神分裂癥風險中發揮關鍵作用。這一認識有可能在未來促成一些針對疾病根源,而非僅僅是改善癥狀的治療策略。這項研究發布在1月27日的《自然》(Nature)雜志上。
這項研究有潛力重振對這一令人衰弱的疾病的轉化研究。精神分裂癥是一種破壞性的精神疾病,近1%的人群受到這一疾病的困擾,其臨床特征為幻覺、情感退縮及認知能力下降。在患者還是青少年或青年成人時常常就開始顯現出一些癥狀。盡管在130多年前人們就首次描述了它,精神分裂癥一直缺乏高效的治療方法,在過去50年里取得的生物學或醫學突破也不多。
2014年2月,哥倫比亞大學醫學中心的研究人員,確定了海馬一個小區域CA2對社會記憶至關重要。證實了在精神分裂癥、雙相情感障礙個體中CA2 抑制性神經元數量減少。這為以社會行為改變為特征的疾病,如自閉癥、精神分裂癥和雙相情感障礙等提供了一個新的治療靶點。
2014年的夏天,由Broad研究所Stanley中心的研究人員領導的一個國際團隊,在人類基因組中鑒別出了100多個攜帶精神分裂癥風險因子的區域。
2015年7月,來自卡迪夫大學的神經科學家們發現了一個他們認為是精神分裂癥“羅塞塔石碑 ”(Rosetta Stone)的基因,揭示其發揮了至關重要的作用,這一基因有可能是解碼與精神分裂癥相關的所有基因功能的一把鑰匙。
最新的Nature研究報告稱發現了最強大風險因子潛在的特異基因,并將它與大腦中一個特殊的生物學過程聯系在一起。美國國家精神衛生研究院代理所長Bruce Cuthbert說:“這標志著在對抗精神疾病的斗爭中一個至關重要的轉折點。因為這一遺傳突破,我們終于可以看到臨床試驗、早期檢測、新療法,甚至疾病預防的可能性。”
在過去的5年里,Broad研究所Stanley精神病研究中心領導遺傳學家與世界各地的合作者,收集了來自30個不同國家10萬多份人類DNA樣本,來定位包含一些提高精神分裂癥風險的遺傳變異的人類基因組區域。迄今為止最強的信號都是在6號染色體上,由于長期以來這一DNA區域與傳染病聯系在一起,使得一些觀察者認為精神分裂癥有可能是由一種致病原所觸發。但研究人員并不知道在這一區域中的數百個基因,哪一個真正對此負責,它是如何發揮作用的?
基于對遺傳數據的分析,研究人員將焦點放在了稱作為C4的一個不同尋常的基因上。不同于大多數基因,C4有著高度的結構變異性:不同的人有著不同數量的拷貝,及不同類型的C4基因。研究人員開發出了一種新分子技術來確定人類DNA樣本中C4基因的結構。他們還在近700個死后大腦樣本中檢測了C4基因活性。他們發現C4基因結構(DNA)可以預測每個人大腦中C4基因的活性(RNA),利用這一信息從65,000名有無精神分裂癥人群的基因組數據中推斷出了C4的基因活性。這些數據揭示出驚人的關聯:具有一些特殊C4基因結構形式的患者,更高水平地表達這一基因,轉而具有更高的罹患精神分裂癥的風險。
隨后,研究人員證實在大腦成熟過程中C4對突觸修剪起關鍵作用。尤其是,他們發現C4是另一種蛋白C3沉積到突觸上(突觸應該被修剪的一種信號)的必要條件。研究數據還表明,動物的C4活性越高,在發育的一個關鍵時刻越多的突觸被消除。
除首次提供了有關精神分裂癥生物學起源的重要認識,這項研究還提出了一種可能性:有一天或許能開發出一些治療方法“下調”顯示出早期精神分裂癥癥狀的個體突觸修剪的水平。這將是與當前藥物治療截然不同的一種方法。當前的療法僅是處理精神分裂癥的某一特殊癥狀,而非針對疾病的根源,也不能阻止認知能力下降或其他癥狀。
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