Big Data dezvăluie indicii despre cum, când și unde încep tulburările mintale

Multe complexități ale tulburărilor psihice i-au împiedicat pe oamenii de știință care caută vinovați genetici clari. Dar un nou set de date gigant deține indicii despre cum, când și unde încep aceste tulburări ale creierului.

Denumită PsychENCODE, prima lansare de date mare a proiectului a dezvăluit perspective complexe asupra comportamentului genelor și a întinderilor de material genetic dintre acestea atât în ​​creierul sănătos, cât și în cei de la persoanele cu schizofrenie, tulburare bipolară sau tulburare din spectrul autist.

Rezultatele, împărțite în 10 studii publicate online pe 13 decembrie în Ştiinţă, Progresele științei și Medicină translațională a științei, oferă unele dintre cele mai detaliate priviri de până acum asupra legăturilor dintre aceste elemente genetice și sănătatea creierului. „Totul este conectat, iar acum avem instrumentele pentru a dezlega aceste conexiuni”, spune geneticianul Thomas Lehner de la Institutul Național de Sănătate Mintală din Bethesda, Maryland, care a supravegheat proiectul, dar nu a fost implicat în cercetare.

Studiile anterioare au identificat anumite gene și alte părți ale genomului – materialul genetic care alcătuiește manualele de instrucțiuni ale celulelor – ca fiind implicate în schizofrenie, tulburare bipolară și tulburare de spectru autist. Noua colecție de lucrări merge mai departe, confirmând și clarificând unele dintre aceste roluri.

„Aceasta este o întreprindere masivă”, spune neurologul Christine Denny de la Universitatea Columbia, care nu a fost implicată în proiect. „Este destul de fenomenal.”

În cadrul noii cercetări, neurologul Nenad Sestan de la Universitatea Yale și colegii sai au analizat comportamentul genelor pe măsură ce creierul se dezvoltă. Eșantioane de creier post-mortem, de la stadiile fetale până la vârsta adultă, au relevat două puncte majore de tulburări genetice: dezvoltarea prenatală timpurie și adolescența. Activitatea în grupuri de gene legate de tulburări psihiatrice sugerează că acestea sunt momente în care un comportament genetic important merge prost, spun cercetătorii.

Analize similare psychENCODE la macaci rhesus au dezvăluit căi de dezvoltare similare, spune Sestan. Aceste comparații au evidențiat, de asemenea, un comportament genetic exclusiv pentru oameni (și altele exclusiv pentru macaci), diferențe care „pot determina caracteristici unice ale bolilor la oameni”, spune el.

Alte proiecte PsychENCODE au analizat pete din genom care nu sunt neapărat localizate în interiorul genelor. Cercetătorii au legat pentru prima dată multe dintre aceste puncte fierbinți genetice, despre care se crede că diferă la persoanele cu boli psihiatrice, de gene. Aceste informații ar putea fi folosite pentru a prezice riscul unei persoane de aceste tulburări psihiatrice numai din structura genomică.

Încă mai multe cercetări au descoperit diferențe importante în modul în care genele se comportă în creier de la persoanele cu autism, tulburare bipolară sau schizofrenie. Cercetătorii au descoperit că ARN-ul, o moleculă intermediară care ajută la îndeplinirea instrucțiunilor ADN-ului, a fost diferit în creierul persoanelor cu tulburări psihiatrice. Aceste rezultate pot duce în cele din urmă la medicamente țintite pentru boli.

Unele proiecte s-au concentrat, de asemenea, pe modul de utilizare a instrumentelor de laborator, inclusiv organoizii creierului, aglomerări de țesut neural crescut în vase, pentru a continua cercetarea. Comparând activitatea genică a celulelor din organoizii creierului cu cea a celulelor prelevate din creierul real, cercetătorii au descoperit că cele două se oglindesc reciproc în stadiile incipiente de dezvoltare. Aceste asemănări înseamnă că organoizii, imitații bune ale creierului tânăr, ar putea fi deosebit de utile în înțelegerea tulburărilor cerebrale care încep devreme.

Lehner a început să pledeze pentru un efort de grup menit să înțeleagă peisajul genetic al tulburărilor psihice în urmă cu aproximativ un deceniu. Dar abia în 2015 Institutul Național de Sănătate Mintală a anunțat planuri pentru PsychENCODE și a ajutat la organizarea celor 15 instituții de cercetare participante. Pentru a vedea primul val de rezultate „se simte foarte bine”, spune Lehner. „Sunt incantat.”

Grupul PsychENCODE face progrese, spune psihiatrul Jeffrey Lieberman de la Universitatea Columbia. „Dar juriul nu este încă în ceea ce privește rezultatul”, spune el. „Ar putea produce rezultate importante – și dacă suntem norocoși, care vor schimba jocul.”