Более трех сотен исследователей приняли участие в масштабной работе консорциума ENIGMA, результатом которой стало 306 генетических вариантов, влияющих на развитие коры головного мозга. Большинство из них оказались расположены в той части ДНК, которая не отвечает за кодирование белка. В дальнейшем эти данные, которым посвящена публикация в журнале Science, помогут разобраться в причинах психических заболеваний.
Генетические корреляции с различными заболеваниями. Илл. из обсуждаемой статьи
Если брать кору головного мозга целиком, то в ее состав входит множество типов нейронов, от мелких зернистых нейронов до гигантских ветвистых пирамидных клеток, а также не только их, но и глиальных клеток. И, конечно, они все так или иначе участвуют как ее формировании на ранних этапах развития и в течение всей жизни. Поэтому одна из самых больших и амбициозных задач, которая стояла перед исследователями последние годы, заключалась в том, чтобы полностью раскрыть генетическую «дорожную карту» образования извилин в эмбриональном периоде и ее утолщения в ходе развития.
Подобную задачу, а также другие, касающиеся исследований в области нейрогенетики, невозможно решать самостоятельно, поэтому ученые из нескольких крупных институтов в США и Австралии десять лет назад основали консорциум ENIGMA. В его рамках специалисты самого разного профиля занялись сопоставлением генетических и нейровизуализационных особенностей мозга, чтобы чуть лучше разобраться в его физиологии и развитии различных патологий.
Исследователи изучили магнитно-резонансные томограммы и ДНК более 50 000 человек. Они обнаружили более 200 областей генома и 306 специфических генетических вариаций, которые влияют на структуру, площадь, толщину коры головного мозга и отличают людей друг от друга.
В нашем геноме есть области, которые отвечают за синтез того или иного белка и называются экзонами. Однако, их не больше трех процентов. Функциональное значение остальных областей – интронов – изучено еще очень плохо. Постоянно появляется информация о том, что там находят регуляторные участки, заставляющие тот или иной ген быть более или менее активным. И ученые предположили, что, возможно, именно там находятся те зоны, которые заставляют мозг каждого человека развиваться индивидуально и вносят свои коррективы в его нормальное функционирование.
Исследователи оказались абсолютно правы – большинство найденных генетических вариантов касалось именно интронной части генома. Некоторые были связаны с кортикальным «сворачиванием» – площадью поверхности, в то время как другие ассоциировались с толщиной коры. Гены, определяющие площадь поверхности, как правило, проявляют свою активность в ходе развития плода, а вот толщина определяется генами, активными в коре мозга взрослого человека.
Выяснилось, что, например, у людей с генетической предрасположенностью к развитию депрессии или семейной чуть меньшая площадь поверхности коры, тогда как у людей с генетическим риском развития болезни Паркинсона кора по площади бОльшая. Удалось также обнаружить конкретные гены, которые управляют развитием мозга и его старением у людей во всем мире.
Исследователи отмечают, что эти результаты помогут ответить на вопросы о том, какой вклад в развитие мозга делает генетика генетических воздействиях на мозг и как различные генетические варианты связаны с многочисленными заболеваниями.
Текст: Анна Хоружая
The genetic architecture of the human cerebral cortex by Katrina L. Grasby, Neda Jahanshad, Jodie N. Painter et al. in Science. Published March 2020 Vol. 367, Issue 6484, eaay6690
DOI: 10.1126/science.aay6690
