科学家确定细胞类型和大脑区域受到自闭症基因突变的影响

领导的一个研究小组由加州大学旧金山分校的科学家已确定单一类型细胞的破坏——在一个特定的大脑区域和在一个特定的时间在大脑发育的一个重要因素的出现自闭症。

据发现,在11月21日的细胞,是由技术开发只在过去的几年里,标志着一个转折点在孤独症谱系障碍(asd)的研究。

大规模基因测序项目揭示数百名自闭症相关基因。科学家已经开始利用新方法来解释如何在这些不同的基因突变可能收敛于大脑发展中发挥它们的影响。

这项新的研究集中在9个基因,那些最强烈与自闭症有关最近测序研究,并使用精确的地图调查其影响基因表达在人类大脑的发展。

由杰里米•Willsey研究生在实验室的资深作者马修·w·状态,医学博士,博士,加州大学旧金山分校的团队表明,这组基因异常导致脑细胞被称为皮质投射神经元在最深的层次发展中前额叶皮层,在胎儿发育的中期。

尽管一系列的发展场景在多个脑区无疑是在asd的工作,研究人员说的能力将这些特定的基因突变在一组特定的细胞——在数以百计的大脑的细胞类型,在人类发展的一个特定点,是一个关键的步骤,开始了解自闭症是怎么来的了。

“鉴于我们研究自闭症基因的一小部分,我没有期待,我们会看到我们看到的时空融合的程度,”说,一个国际权威的遗传学,神经发育障碍。

“这强烈表明,尽管有上百个自闭症风险基因,潜在的生物机制的数量会少得多,”他说。“这是自闭症的一个非常重要的线索推进精密医学向个性化和有针对性的治疗方法的发展。”

复杂的基因asd的体系结构

asd,赤字在社会交往和语言的发展,以及重复性行为和/或限制利益,有很强的遗传因素。

但是这些障碍是极其复杂的,有相当的症状和严重程度的变化,小的一致性影响个体间的变异。

相反,随着新的测序方法的兴起在过去的几年中,研究人员已经发现许多稀有,non-inherited,自发突变出现在结合其他基因和非基因因素导致自闭症。据估计,多达1000个基因的突变可以扮演一个角色在这些疾病的发展。

虽然研究人员一直在鼓舞特定基因正在迅速被绑定到asd,国家说asd的复杂的遗传结构也被证明是一个挑战。

“如果有1000个基因有助于风险的人口在不同程度上,每个有多个发展功能,这不是明显如何前进,以确定什么是专门与自闭症有关,”状态。“没有,很难考虑如何开发新的和更好的药物,”他说。

专注于九个基因

开始解决这些问题,研究人员参与这项新的研究第一次选为“种子”的九个基因最强烈与asd最近从他们的实验室和其他测序研究。

重要的是,这些9基因的选择仅仅因为统计证据与自闭症的关系,不是因为他们已知函数符合自闭症的原因的理论。“我们问领导带我们,没有任何先入为主的想法,他们需要我们,”说。

团队利用BrainSpan,数字地图由一个大型研究财团组装,包括作者NenadŠestan,医学博士,博士和他的同事们在耶鲁大学医学院的。根据捐赠脑标本,BrainSpan文件如何在人类的大脑和基因表达的寿命。

科学家们还包括伯尼·德夫林,博士,匹兹堡大学的医学院的;卡内基-梅隆大学的凯瑟琳·罗德博士;和詹姆斯·努南博士,耶鲁大学医学院的使用这个工具来调查9种子基因在何时何地加入其他基因在大脑“co-expression网络”来连接或保持其功能。

结果co-expression网络然后使用各种预先确定的标准进行测试,看看他们是否显示额外的证据和自闭症有关。一旦建立了这种联系,作者当时能够在大脑中,在开发这些网络本地化。这被证明是皮质投射神经元层中发现5和6的前额叶皮层,在一个时间段跨越10到24周后的观念。值得注意的是,使用不同的方法和研究发表在同一期的细胞也牵连到皮质投射神经元在asd。

“看到这些基因网络是高度连接,作为收敛,相当惊人,“Willsey说“这项研究的一个重要的结果是,第一次,它能让我们设计有针对性的实验基于一个强大的大脑知道何时何地我们应该看具体与特定的基因突变。”

除了它的重要性在ASD研究,国家认为新工作反映出的巨大价值“大科学”的努力,如大规模协作等基因组研究和创造的基础资源BrainSpan地图集。

“我们甚至不能做这两年前,“国家说,“因为我们没有关键成份:一套公正的自闭症基因,我们有信心和景观发展中人类大脑的地图。这项工作结合大规模“组学”向更深入地理解主数据集之间的关系复杂的遗传学和生物学。”

加州大学旧金山分校是一个领先的大学,致力于通过先进的生物医学研究,促进全球健康研究生教育在生命科学和医疗职业,对病人的护理和卓越。它包括顶尖研究生院的牙科、医学、护理和制药、研究生部和全国知名的项目基本生物医学、转化和人口科学,以及卓越的生物医学研究企业和两家顶级医院,加州大学旧金山分校医学中心和加州大学旧金山分校贝尼奥夫儿童医院。