Streszczenie: Analiza mapy aktywności genów lub transkryptomu różnych chorób mózgu może pomóc zidentyfikować leżące u ich podstaw mechanizmy i choroby współistniejące. Metoda może również odkryć nowe związki między chorobami i udoskonalić opcje leczenia.

Źródło: PLOS

Badania prowadzone przez Yashara Zeighamiego z McGill University w Kanadzie zapewniają nowy sposób charakteryzowania chorób mózgu.

Badanie, opublikowane w PLOS Biologia 20 kwietnia^cz pokazuje, że porównanie transkryptomów (mapa aktywności wszystkich genów w genomie) związanych z różnymi chorobami mózgu może pomóc nam zrozumieć mechanizmy leżące u podstaw tych chorób i dlaczego niektóre z nich są współistniejące. Metoda może również znaleźć nowe zależności między chorobami, co może mieć wpływ na opcje leczenia klinicznego.

Klasyfikacja chorób mózgu jest trudna, ponieważ wiele z nich ma wiele genetycznych i środowiskowych czynników ryzyka. Ponadto objawy wielu chorób mózgu nakładają się. Na przykład choroba Parkinsona i otępienie z ciałami Lewy’ego są zaburzeniami neurodegeneracyjnymi objawiającymi się drżeniem i sztywnością mięśni, i które mają podobne objawy poznawcze i behawioralne.

W tym i innych podobnych przypadkach błędna diagnoza nie jest rzadkością i może mieć poważne konsekwencje dla opieki nad pacjentem. Alternatywnym podejściem jest klasyfikacja chorób mózgu na podstawie aktywności genów.

W nowym badaniu zbadano transkryptomy chorobowe – zestaw transkryptów RNA z dotkniętych obszarów mózgu – dla 40 różnych chorób mózgu.

Naukowcy odkryli, że ten system może klasyfikować choroby mózgu do pięciu podstawowych grup w oparciu o to, gdzie geny ryzyka choroby były aktywne w mózgu i w jakich typach komórek. Oprócz potwierdzenia znanych związków między chorobami, analiza transkryptomu choroby była w stanie znaleźć nieznane wcześniej związki między chorobami.

Na przykład zaburzenia rozwoju języka, zaburzenia obsesyjno-kompulsywne i padaczka skroniowa zostały sklasyfikowane w grupie 3, co oznacza, że ​​pomimo bardzo różnych objawów odpowiadające im geny są aktywne w tych samych obszarach mózgu iw tych samych typach komórek.

Choroby mózgu sklasyfikowane jako neurodegeneracyjne, związane z ruchem i psychiatryczne są najtrudniejsze do zdiagnozowania ze względu na nakładanie się objawów, które zmieniają się w czasie. Transkryptom jest zatem dodatkowym narzędziem, które można wykorzystać do dokładniejszej wczesnej diagnozy.

Zeighami dodaje: „Analiza wzorców transkrypcji genów ryzyka chorób mózgu ujawnia charakterystyczne sygnatury ekspresji w całej anatomii mózgu. Można ich używać do porównywania i agregowania chorób, dostarczając powiązań, które często różnią się od konwencjonalnej klasyfikacji fenotypowej”.

O tym wiadomości z badań genetyki i neurologii

Autor: Claire Turner
Źródło: PLOS
Kontakt: Claire Turner – PLOS
Obraz: Zdjęcie jest autorstwa Zeighami Y i in., 2023, PLOS Biology, CC-BY 4.0

Orginalne badania: Otwarty dostęp.
„Porównanie anatomicznych i komórkowych struktur transkryptomu w 40 chorobach ludzkiego mózgu” autorstwa Yashar Zeighami i in. PLOS Biologia

Abstrakcyjny

Porównanie anatomicznych i komórkowych struktur transkryptomu w 40 chorobach ludzkiego mózgu

Geny związane z ryzykiem chorób mózgu wykazują charakterystyczne wzorce ekspresji, które odzwierciedlają zależności zarówno anatomiczne, jak i typu komórkowego.

Wzorce transkryptomiczne obejmujące cały mózg genów ryzyka choroby zapewniają molekularną sygnaturę opartą na zróżnicowanej koekspresji, która często jest unikalna dla tej choroby. Choroby mózgu można porównywać i agregować na podstawie podobieństwa ich sygnatur, co często wiąże choroby z różnych klas fenotypowych.

Analiza 40 powszechnych chorób mózgu człowieka identyfikuje 5 głównych wzorców transkrypcji, reprezentujących choroby nowotworowe, neurodegeneracyjne, psychiatryczne i nadużywanie substancji oraz 2 mieszane grupy chorób wpływających na zwoje podstawy mózgu i podwzgórze.

Ponadto, w przypadku chorób ze zwiększoną ekspresją w korze mózgowej, dane jednojądrowe w środkowym zakręcie skroniowym (MTG) wykazują gradient ekspresji typu komórkowego oddzielający choroby neurodegeneracyjne, psychiatryczne i związane z nadużywaniem substancji, z unikalną ekspresją typu komórek pobudzających różnicującą choroby psychiczne.

Dzięki mapowaniu homologicznych typów komórek między myszami i ludźmi stwierdzono, że większość genów ryzyka chorób działa w typowych typach komórek, jednocześnie wykazując specyficzną dla gatunku ekspresję w tych typach i zachowując podobną klasyfikację fenotypową w obrębie gatunku.

Wyniki te opisują strukturalne i komórkowe relacje transkryptomiczne genów ryzyka choroby w dorosłym mózgu i zapewniają strategię molekularną do klasyfikowania i porównywania chorób, potencjalnie identyfikując nowe zależności chorobowe.