Геном шизофрении расшифрован

Известно, что шизофрения имеет генетический компонент, что подтверждается исследованиями на однояйцевых близнецах. Однако, когда ученые оценили гены, связанные с болезнью, они столкнулись с трудным для понимания фактом — сотни генов были вовлечены в процесс, но при более пристальном исследовании каждый из них был ответственен за чуть более высокий (чем нормальный) риск развития шизофрении. Другими словами, исследователи не знали, какой из генов был «виновником» проблемы.

Недавние открытия являются результатом уникального сотрудничества между исследователями научно-исследовательского института Вейцмана и Центра психического здоровья Шалвата в Израиле. Ученые нашли выход из этого генетического тупика. В их работе представлено первое доказательство того, что регуляция кальция играет ведущую роль в шизофрении.

Гены, кодирующие шизофрению и другие заболевания, как правило, выявляются по всему геному, путем сравнения генетических данных в популяции — сопоставления генов тысяч людей, пациентов и здоровых людей, и поиска малейших различий, одной или двух «отметок» в генетической последовательности. Если вариации определенных генов у здоровых людей выражены с более высокой частотой и ассоциированы с шизофренией, то стоит вести речь о характерных изменениях, связанных с заболеванием.

Но с учетом сотни возможных генетических вариаций указанные важные данные теряются в так называемом генетическом шуме.

Разобраться в этой привлекающей внимание проблеме удалось Др. Либи Герцберг, которая хорошо знакома со всеми ее аспектами. Герцберг проводила исследование в сотрудничестве с профессором Эйтаном Домени и профессором Аграмом Арутюняном из Госпиталя Маунт-Синай (США). В их распоряжении была база данных посмертных образцов тканей мозга, в том числе больных шизофренией. Были выделены сигнальные молекулы — мРНК, которые продуцируются различными генами. Другими словами, ученые, используя имеющиеся данные, выяснили, каким образом генетическая информация транслируется в различные клетки головного мозга.

Таким образом, теперь исследователи имели в распоряжении два различных набора информации: гены, выявленные путем сравнения генетических данных в популяции, и уровни мРНК из базы данных. Этот «фильтр» позволил определить генетические последовательности, небольшие ошибки в которых не только показали связь с болезнью, но и выявили другие интересные особенности в головном мозге.

Команда ученых начала анализировать выбранные гены: подход, разработанный Домени в течение многих лет, определяющий активность группы генов, а не одного гена, хорошо сработал в отношении генов шизофрении. Используя предложенный алгоритм, исследователи установили первый факт парной корреляции, кластеры, определили группу из 19 четко выделяющихся генов.

Тем не менее, вопрос остался актуальным: что делает эта группа генов? Есть сотни путей взаимодействия генов и тысячи возможных эффектов, возникающих вследствие их активности. Далее путем компьютерного анализа было установлено, что кластеры генов связаны с работой кальциевых каналов. Нервные клетки используют эти каналы в мембранах для регуляции потока ионов кальция, которые инициируют активность клетки.

Дополнительные тесты с использованием информации из генома и базы данных образцов подтвердили указанные результаты.

Герцберг заявила, что эти открытия доказали ведущую роль регуляции кальциевых каналов в развитии шизофрении, и добавил, что данное генетическое взаимодействие может представлять мишень для лекарственных средств. Домени отметил, что следующим шагом будут более обширные исследования: это важно для понимания механизмов регуляции кальциевых каналов и их непосредственной роли в заболевании. Ученые выразили надежду, что данные о значении генов в развитии шизофрении в будущем помогут улучшить диагностику и лечение этой болезни.