Gesundheit

Wissenschaftler entwickeln Methode, um zu zeigen die Zelltypen, die am stärksten von der genetischen variation

Wissenschaftler an der Johns Hopkins Medicine haben herausgefunden Arten von Zellen im Gehirn, sind die meisten anfällig für vererbte genetische Varianten verbunden mit Schizophrenie. Als Ergebnis, Ihre Arbeit zeigt eine Liste der Varianten, die am wahrscheinlichsten Auswirkungen der Krankheit-Risiko.

Details der Wissenschaftler‘ Analyse, veröffentlicht April 17, 2020, in der Genomforschung, im Vergleich Humangenetischen Studien mit Daten auf, wie die DNA gefaltet wird, in Maus-Zellen, einschließlich einer Vielfalt von Gehirnzellen.

„Jede Allgemeine Krankheit hat eine große genetische Komponente bei der Wurzel zu packen“, sagt Andrew McCallion, Ph. D., professor für genetische Medizin an der Johns Hopkins University School of Medicine. „Studium der Genome über die menschliche Bevölkerung hilft uns, die genetischen Wahrzeichen, verbunden mit Krankheit, diese aber oft geben Sie nicht uns die biologische Erkenntnis, die zeigt, in welchen die Zellen, in denen die variation wirkt, um die Auswirkungen der Krankheit-Risiko.“

Zum Beispiel, sagt McCallion, die funktionale region von einem gen-Variante kann anders handeln, das in der Leber als in einer Nervenzelle.

Für die Studie McCallion und Doktorand Paul Haken hat, zu finden, die bestimmte Zelltypen im Gehirn, die zeigen, dass die meisten Beweise für die Beeinflussung durch die erblichen Variationen im Genom verbunden mit Schizophrenie. Zu finden genetische Varianten unter der menschlichen Bevölkerung, Wissenschaftler, die traditionell die Verwendung von Daten über die genetische Sequenz der DNA, der Chemische code, die Formen unserer DNA. Jedoch, weitere Informationen über unsere DNA, wie die Gene aus-oder eingeschaltet werden und wie die DNA gefaltet in verschiedenen Zellen zeigt Muster, die kann beleuchten, was Zelltypen sind eher betroffen von genetischen Variationen und Krankheiten. Diese Schwankungen können den Unterschied zwischen Erben das Risiko für eine Erkrankung wie Schizophrenie oder nicht.

Eine große Herausforderung der menschlichen genetischen Studien ist, dass selbst wenn Wissenschaftler link einer region des Genoms, um das Krankheitsrisiko, es gibt möglicherweise Dutzende oder sogar Hunderte von Varianten in diesem Ort. McCallion und seinem Labor auf der Suche nach Möglichkeiten zur systematischen Nutzung von biologischen Daten zu verfeinern, die langen Listen.

Informationen darüber, wie die DNA, verpackt mit Proteinen als chromatin, gefaltet ist kann sagen die Wissenschaftler, welche Regionen des Genoms kann die Aktivierung Gene in verschiedenen Zellen an jedem Punkt in der Zeit. Eröffnung der enge Vorgaben des chromatins können wichtige Proteine, die den Zugang zu den DNA-codierten gen-Schalter, um starten Sie den Prozess der Herstellung von Proteinen. Doch die meisten Daten über chromatin-Faltung beim Menschen aus Zell-Proben unter Bereiche des Körpers, die alle leicht zugänglich sind.

Für die Untersuchung neurologischer Erkrankungen, werden diese gereinigt Zell-Proben—eingebettet tief in das Gehirn—sind schwer zu bekommen, so dass es schwierig für Wissenschaftler, um die Fortschritte auf das Verständnis von Krankheit Ursprung. McCallion, sagt Wissenschaftler zeigten kürzlich, dass Zellen aus Maus-Gehirn benutzen oft die gleichen gene „on-off“ Schalter, wie beim Menschen.

Als proof of principle, McCallion und Haken im Vergleich Muster unter 25 Sätze von Daten auf chromatin-Faltung in einer Vielzahl von Maus-Gehirn-Zellen mit 64 Studien des menschlichen Züge und die damit verbundenen genetischen variation. Ihre Studie von chromatin-Faltung in Mäusen ergab eine Teilmenge von Zelltypen, in denen mehr als 170 Regionen des menschlichen Genoms wurden mit einem erhöhten Risiko für Schizophrenie.

Die Forscher bohrten sich in die 25-Maus-Zelle Datensätzen zu finden chromatin-Faltung unter den sechs Arten von Gehirn-Zellen, die scheinbar sehr wichtig, die Ursprünge der Schizophrenie.

Suche von Schicht zu Schicht unter den Zellen in der Großhirnrinde, fanden Sie die meisten ähnlichkeiten zwischen genetischen Varianten und chromatin Falten in den Schichten vier und fünf.

McCallion und Haken auch identifizierten Sie eine kurze Liste der 281-Varianten (reduziert von 62,000), die höchstwahrscheinlich erhöht Schizophrenie-Risiko und sollten weiter untersucht werden.

Die Daten bestätigen anderen genomischen Studien der Ermittlung der Großhirnrinde, die als wichtig für die biologischen Grundlagen der Schizophrenie, McCallion Noten, aber Ihre Arbeit geht weiter, von denen präzise Zellschichten betroffen, und die Vorhersage, welche Varianten Auswirkungen Risiko.

„Mit chromatin-Daten aus Mäusen, zusammen mit dem Studium der menschlichen genomischen Variationen kann ein wichtiges Modell bei der Identifizierung von zellpopulationen meisten beeinflusst durch genetische Veränderung“, sagt er.