Ученые описали различия в экспрессии генов при психических расстройствах

Группа ученых из США провела масштабное исследование и определила особенности экспрессии генов при трех психических заболеваниях: шизофрении, биполярном расстройстве и большом депрессивном расстройстве. Работа опубликована в Neuropsychopharmacology.

Доступные в настоящее время данные об изменении экспрессии генов при психических заболеваниях имеют низкую медицинскую значимость, так как большинство описанных генов ассоциированы сразу с несколькими нарушениями. Такая общность генетической составляющей не может объяснить значительную разницу в клинической картине заболеваний.

В новом исследовании ученые проанализировали 200 посмертных образцов мозга: 139 от пациентов с психическими заболеваниями и 61 от доноров без психических расстройств. Они отбирали пробы ткани из передней поясной коры — участка коры больших полушарий, ранее ассоциированного с расстройствами психики.

Для поиска генетических различий ученые использовали анализ дифференциальной экспрессии. Они секвенировали РНК образцов, после чего накладывали полученные данные на человеческий геном, определяя количественные показатели встречаемости генов в образце. Составленную таким образом карту генов использовали для подсчета транскриптов, генерируемых каждым геном (стоит помнить, что один ген может дать несколько разных транскриптов). Затем ученые сравнивали данные, полученные от больных людей и доноров без психических расстройств, формируя списки генов и транскриптов, характерных для каждого заболевания. Такие гены и транскрипты назывались дифференциально экспрессируемыми (DE).

Ученые идентифицировали 23, 42 и 7 DE генов для шизофрении, биполярного расстройства и большого депрессивного расстройства соответственно. При этом три гена дифференциально экспрессировались при двух заболеваниях, и четыре — при всех трех.

При попарном сравнении заболеваний между собой дифференциация была выражена сильнее, чем при сравнении заболевания с контролем. Так, было обнаружено 73 DE гена в паре биполярное расстройство — шизофрения, 9 DE генов в паре большое депрессивное расстройство — шизофрения и 5 генов в паре большое депрессивное расстройство — биполярное расстройство.

Ученые выявили 470, 380 и 286 DE транскриптов для шизофрении, биполярного расстройства и большого депрессивного расстройства соответственно. Более 90% этих транскриптов кодировали белки.

Авторы также проанализировали все образцы с помощью панели однонуклеотидных полиморфизмов. Они определили SNP, регулирующие экспрессию генов, и проверили их связь с заболеваниями. Было обнаружено 69, 9 и 2 новых SNP, ассоциированных с шизофренией, биполярным расстройством и большим депрессивным расстройством соответственно. При этом SNP, ответственные за сплайсинг генов, потенциально вносят существенный вклад в наследование психических заболеваний. Такие полиморфизмы составили около 4% от общего числа, но объясняют 7–8% наследуемости.

Ученые отмечают диагностическую ценность редких транскриптов (присутствующих в количествах мене 100 на пробу): 269 таких транскриптов дифференциально экспрессировались в образцах от доноров с психическими расстройствами.

«Мы обнаружили, что едва заметные изменения в экспрессии генов при различных психических расстройствах вызывают более выраженные специфические изменения на уровне транскриптов. — комментирует главный автор исследования Фрэнсис МакМахон, руководитель проекта Human Genetics Branch в Национальном институте психического здорвья. — Клетка может экспрессировать много различных транскриптов с одного и того же гена, что дает различные белки и, возможно, различные патологические процессы».