Команда ученых кибер-ищеек из кафедры молекулярной физиологии и биофизики Университета Вандербильда и Института генетики Вандербильда (VGI), используя разработанный ею уникальный вычислительный фреймворк, определила 104 гена, которые повышают риск развития шизофрении.
Открытие исследователей, опубликованное 15 апреля в журнале Nature Neuroscience, подтверждает мнение, что шизофрения является развивающимся заболеванием, которое потенциально можно обнаружить и лечить даже до появления первых симптомов.
«Созданный нами фреймворк открывает двери сразу для нескольких направлений исследований», – отметил главный автор статьи Бингшан Ли, кандидат наук, доцент кафедры молекулярной физиологии и биофизики и исследователь в VGI.
Одним из этих направлений является определение того, могут ли препараты, уже одобренные для лечения других, не связанных с ними заболеваний, быть повторно использованы для повышения эффективности лечения шизофрении. Другое направление заключается в выяснении того, в каких типах клеток мозга эти гены активны на определенных этапах развития болезни.
В конечном счете, Ли сообщил следующее: «Я думаю, что мы сможем лучше понимать то, как именно эти гены предрасполагают к увеличению риска, и это даст нам подсказку к тому, как разработать стратегии противодействия этому процессу. Это амбициозная цель… (но) путем понимания самого механизма мы сможем сделать разработку лекарств более целенаправленной».
Шизофрения – это хроническое тяжелое психическое расстройство, характеризующееся галлюцинациями и бредом, «плоским» эмоциональным выражением и когнитивными трудностями.
Симптомы обычно возникают в возрасте от 16 до 30 лет. Антипсихотические препараты могут облегчить симптомы, но лекарства от этой болезни на сегодняшний день не существует.
Генетика играет главную роль. В то время как шизофрения встречается у 1 процента населения, риск резко возрастает до 50 процентов у человека, у которого болен идентичный ему близнец.
Недавно полногеномный поиск ассоциаций (ППА) позволил выявить более 100 локусов или фиксированных положений на разных хромосомах, которые связаны с шизофренией. Однако это может оказаться не тем местом, где находятся гены высокого риска. Локусы могут регулировать активность генов на расстоянии – поблизости или вдалеке.
Чтобы решить эту проблему, Ли вместе с ведущими авторами Руи Ченом, кандидатом наук и научным руководителем по молекулярной физиологии и биофизике, а также научным сотрудником Куаном Ваном, кандидатом наук, разработали вычислительный фреймворк, который они назвали «Интегральный селектор генов риска».
Фреймворк извлек топ-гены из ранее обнаруженных локусов, основываясь на их совокупных подтверждающих свидетельствах, полученных из многомерных данных геномики, а также генных сетей.
Какие гены имеют высокий уровень мутации? Какие выражены внутриутробно? Это те вопросы, которые генетический «детектив» может задать, чтобы идентифицировать и сузить список «подозреваемых».
Результатом стал список из 104 генов высокого риска, некоторые из которых кодируют белки, подвергающиеся «нападению» со стороны других заболеваний, с помощью лекарств, уже имеющихся на рынке. Один из генов подозревается в развитии расстройства аутистического спектра.
«Шизофрения и аутизм имеют общую генетику», – отметил Чен.
Многое еще предстоит сделать. Но, по словам Чена, «разработанный фреймворк может продвинуть полногеномный поиск ассоциаций на шаг вперед… для дальнейшей идентификации генов». Он также может быть использован для выявления генетических «подозреваемых» при других сложных заболеваниях.