מחקר חדש חושף הבדלים בביטוי הגנים באזורי המוח הקשורים להתמכרות, תוך הדגשת מסלולים לטיפולים חדשניים בהפרעות שימוש באלכוהול והזדמנויות לשימוש חוזר בסמים.
מחקר: הבדלים בביטוי גנים הקשורים להפרעת שימוש באלכוהול במוח האנושי. קרדיט תמונה: Roman Zaiets / Shutterstock
מחקר שנערך לאחרונה בכתב העת פסיכיאטריה מולקולרית סיפק תובנות נוירו-ביולוגיות ל-AUD על ידי חקירת דפוס ביטוי הגנים המנותח מטה בשני אזורי מוח רלוונטיים להתמכרות, כלומר הגרעין האקומבנס (NAc) וקליפת המוח הקדם-מצחית (DLPFC).
על ידי ביצוע מטא-אנליזות על פני מערכי נתונים עצמאיים מרובים, המחקר זיהה גנים בעלי ביטוי דיפרנציאלי (DEGs) הקשורים ל-AUD, וסיפק ממצאים חזקים בשל כוח סטטיסטי מוגבר וגודל מדגם גדול.
המטא-אנליזות חשפו בסך הכל 476 DEG, עם 25 חפיפות בין ה-NAc וה-PFC, והדגישו דפוסי ביטוי גנים משותפים וספציפיים לאזור הקשורים ל-AUD.
השכיחות והתובנות הנוירולוגיות לגבי AUD
מיליוני מקרי מוות מתרחשים מדי שנה כתוצאה מהתעללות באלכוהול. למרות שמחקרים רבים המבוססים על גנום הצביעו על הטבע התורשתי של AUD, הנוף הרגולטורי של הגנים הקשור להפרעה זו נותר לא ברור. הבנת המנגנונים הנוירוביולוגיים אמורה לסייע בזיהוי יעד פוטנציאלי לפיתוח התערבויות יעילות כדי להקל על AUD.
אזורי ה-NAC, הקורטקס הפרה-פרונטלי (PFC) וה-DLPFC של המוח קשורים למסלולי תגמול והתמכרות כמרכיבים של המערכת המזולימבית הדופמינרגית. אזורי מוח אלו קשורים קשר הדוק להתמכרות; לדוגמה, NAc קשור לשלב הבולמוס/שיכרון, ו-DLPFC מעיד על שלב ההתעסקות/הציפייה.
ה-PFC מווסת את שחרור הדופמין ל-NAc. מחקרים מרובים הראו כי פגיעה ב-PFC משפיעה לרעה על תפקוד ניהולי ואימפולסיביות ומעלה את המעורבות בהתנהגות מסוכנת. ביחד, אזורי המוח NAc ו-PFC קשורים מאוד ל-AUD.
מספר מצומצם של מחקרים חקרו את ביטוי הגנים של RNA-seq בתפזורת הקשורה ל-AUD במוח האנושי. השימוש של מחקר זה במטא-אנליזה על פני מערכי נתונים עצמאיים מחזק משמעותית את מהימנות הממצאים. מחקרים אלו אפשרו זיהוי של ביטוי גנים דיפרנציאלי (DGE) במוחם של חולים עם AUD.
לגבי המחקר
דגימות ה-NAC וה-DLPFC האנושיות שלאחר המוות התקבלו מ-122 מועמדים, כלומר 61 AUD ו-61 ללא AUD, כחלק ממאגר המוח האנושי של מכון ליבר להתפתחות המוח (LIBD).
מקרי AUD ובקרות נקבעו על סמך מדריך האבחון והסטטיסטי של הפרעות נפשיות – מהדורה 5 (DSM-5) סימפטומים. מקרי AUD היו אלה שפיתחו יותר משני תסמינים תוך 12 חודשים, בעוד שבקרות ללא AUD היו אלה ללא היסטוריה של תסמיני DSM-5 AUD. יתר על כן, מקרים שאינם AUD הראו רעילות אתנול לאחר המוות של פחות מ-0.06 גרם/ד"ל.
מקרים וביקורות של AUD הותאמו להפרעת דיכאון מג'ורי (MDD) ומצב עישון. יש לציין כי MDD ועישון טבק הם שתי המחלות הנלוות הנפוצות ביותר של AUD.
RNA הופץ מרקמות AUD ולא-AUD, ו-Illumina TruSeq Total RNA Stranded RiboZero Gold שימש להכנת הספרייה. דגימות אלו כונו מערכי נתונים של NAc_LIBD ו-PFC_LIBD. דגימות אחרות שהתקבלו מ-UT Austin ו-NYGC כונו NAc_UT, PFC_UT ו-PFC_NYGC, בהתאמה.
כל נתוני ה-RNA-seq ממקורות שונים עובדו באמצעות כלים ביואינפורמטיים שונים, כולל תעתיק Trimmomatic ו-GENCODE v40 (GRCh38), ומדדי בקרת איכות (QC) חושבו. שיעורם של סוגי תאים שונים, כגון מיקרוגליה, מקרופאגים, נוירונים מעוררים, תאי קדם אוליגודנדרוציטים (OPCs), נוירונים GABAergic, אוליגודנדרוציטים, תאי T, אסטרוציטים ונוירונים קוצניים בינוניים (MSNs), הוערך עבור PFC ו-NAc.
ניתוח רגרסיה ליניארי נערך כדי לבסס את הקשר בין פרופורציות מסוג תאים ומצב AUD בהתבסס על עישון, גיל, מין ו-MDD. כלים ביואינפורמטיים שימשו גם כדי לקבוע DGE קשור למקרי AUD ולהבין ביטוי משותף של גנים. יש לציין כי ניתוח ביטוי משותף של גנים באמצעות ניתוח רשתות ביטוי משותף של גנים (WGCNA) חשף רשתות גנים משותפות וספציפיות לאזור על פני ה-NAC וה-PFC, מה שהעמיק עוד יותר את התובנות לגבי מנגנונים מולקולריים הקשורים ל-AUD.
ממצאי המחקר
במערך הנתונים NAc_LIBD ו-PFC_LIBD, זוהו 90 ו-98 גנים בעלי ביטוי דיפרנציאלי (DEGs) בהתאמה. נמצאו 12 גנים חופפים בשני מערכי הנתונים. לא זוהו DEGs מתוך 20,958 גנים שנבדקו במערך הנתונים של NAc_UT. במערך הנתונים PFC_UT ו-PFC_NYGC, זוהו 14 ו-53 DEG, בהתאמה. DEGs שזוהו לאחרונה, המקושרים עם AUD סיפקו תובנות לגבי חתימות ביטוי גנים של AUD באזורי מוח ספציפיים.
סה"כ זוהו 447 DEG הקשורים ל-AUD ב-PFC. עם זאת, נמצאו 25 גנים המבטאים באופן דיפרנציאלי ב-NAc וב-PFC שהיו קשורים ל-AUD. חמשת הגנים המובילים של DEG שזוהו במטא-אנליזה של גנים חופפים על פני דגימות NAc היו ODC1, ZNF844, ARRDC3, FAM225Aו GUSBP11, ועל פני דגימות PFC היו TXNIP, ODC1, HMGN2, SLC16A9ו SLC16A6.
המחקר הנוכחי זיהה CSPP1 כגן היחיד המקושר באופן מובהק ל-AUD בגרעין הקאודטי (CN); שום גנים מטה-אנליזה של NAc לא היו קשורים ל-AUD בסטריאטום הגחון (VS) וב-putamen (PUT). לא נמצאו גנים משמעותיים של מטה-אנליזה של PFC קשורים ל-AUD ב-CN, VS או PUT.
ניתוח העשרה של ערכות גנים (GSEA) עבור מטא-אנליזות NAc ו-PFC חשפו ארבעה מסלולי KEGG (אנציקלופדיה של קיוטו של גנים וגנומים). ניתוח רשתות ביטוי משותף בין אזורים (WGCNA) גילה שאין מודולים קשורים ל-AUD. הושוו מודולי NAc_LIBD ו-PFC_LIBD, והראו כי 97.8% מהגנים במודולים אלו חפפו, דבר המצביע על רמות גבוהות של ביטוי משותף בין אזורים.
התערבות טיפולית עבור AUD
הכלי Drug Repurposing Database שימש כדי לזהות DEG פוטנציאלי כיעד טיפולי עבור AUD. מעניינות במיוחד, זוהו 29 תרכובות תרופות המכוונות ל-DEG ב-NAc ו-436 תרכובות תרופות המכוונות ל-DEG ב-PFC, מה שמדגיש את הפוטנציאל של שימוש מחדש בתרופה לטיפול ב-AUD. מתוך 54 גנים מזוהים של DEG ב-NAc, 11 גנים היו ממוקדים על ידי 29 תרכובות תרופות. יתר על כן, 64 מתוך 100 הגנים המובילים עם DGE הקשור ל-AUD ב-PFC יכולים להיות ממוקדים על ידי 436 תרכובות תרופות. לכן, המחקר הנוכחי חשף טיפולים תרופתיים פוטנציאליים עבור AUD.