ניתוח חדש חשף מידע מפורט על שונות גנטית בתאי מוח שיכולים לפתוח אפיקים חדשים לטיפול ממוקד במחלות כמו סכיזופרניה ומחלת אלצהיימר.
הממצאים, שדווחו ב-23 במאי ב-Science, היו תוצאה של שיתוף פעולה רב-מוסדי המכונה PsychENCODE, שנוסד ב-2015 על ידי המכון הלאומי לבריאות, המחפש הבנות חדשות של השפעות גנומיות על מחלות נוירופסיכיאטריות. המחקר פורסם לצד מחקרים קשורים במדע, התקדמות המדע ורפואה מתרגמת במדע.
מחקרים קודמים ביססו קשר חזק בין הגנטיקה של האדם לבין הסיכוי שלו לפתח מחלה נוירופסיכיאטרית, אומר מארק גרשטיין, פרופסור אלברט ל. וויליאמס לאינפורמטיקה ביו-רפואית בבית הספר לרפואה ייל ומחבר בכיר של המחקר החדש.
המתאמים בין הגנטיקה והרגישות שלך למחלות גבוהים בהרבה למחלות מוח מאשר לסרטן או למחלות לב. אם להוריך יש סכיזופרניה, יש סיכוי גבוה יותר לחלות בה מאשר לחלות במחלת לב אם ההורים שלך סובלים מהמחלה. יש תורשה גדולה מאוד למצבים הקשורים למוח האלה".
מארק גרשטיין, הפרופסור של אלברט ל. וויליאמס לאינפורמטיקה ביו-רפואית, בית הספר לרפואה של ייל
עם זאת, מה שפחות ברור הוא כיצד השונות הגנטית הזו מובילה למחלות.
"אנחנו רוצים להבין את המנגנון", אמר גרשטיין. "מה וריאנט הגן הזה עושה במוח?"
עבור המחקר החדש, חוקרים יצאו להבין טוב יותר את השונות הגנטית בין סוגי תאים בודדים במוח. לשם כך, הם ביצעו מספר סוגים של ניסויים בתא בודד בלמעלה מ-2.8 מיליון תאים שנלקחו ממוחם של 388 אנשים, כולל אנשים בריאים ואחרים עם סכיזופרניה, הפרעה דו קוטבית, הפרעת הספקטרום האוטיסטי, הפרעת דחק פוסט טראומטית ואלצהיימר. מַחֲלָה.
מאותו מאגר של תאים, החוקרים זיהו 28 סוגי תאים שונים. לאחר מכן הם בחנו ביטוי גנים וויסות בתוך סוגי התאים הללו.
בניתוח אחד, החוקרים הצליחו לקשר בין ביטוי גנים לגרסאות באזורים רגולטוריים "במעלה הזרם", פיסות קוד גנטי הממוקמות לפני הגן המדובר שיכולות להגביר או להקטין את ביטוי הגן.
"זה שימושי כי אם יש לך וריאנט של עניין, אתה יכול עכשיו לקשר אותו לגן", אמר גרשטיין. "וזה באמת חזק כי זה עוזר לך לפרש את הווריאציות. זה עוזר לך להבין איזו השפעה יש להם במוח. ומכיוון שבדקנו סוגי תאים, הנתונים שלנו גם מאפשרים לך לחבר את הווריאציה הזו לסוג תא בודד של פעולה."
החוקרים העריכו גם כיצד גנים מסוימים, כגון אלו הקשורים לנוירוטרנסמיטורים, משתנים בין פרטים וסוגי תאים, ומציאת השונות הייתה בדרך כלל גבוהה יותר בין סוגי תאים מאשר בין פרטים. דפוס זה היה חזק עוד יותר עבור גנים המקודדים לחלבונים המיועדים לטיפול תרופתי.
"וזה בדרך כלל טוב לתרופה", אמר גרשטיין. "משמעות הדבר היא שהתרופות הללו מתאימות לסוגי תאים מסוימים ואינן משפיעות על כל המוח או הגוף שלך. זה גם אומר שהתרופות הללו נוטות יותר להיות לא מושפעות מגרסאות גנטיות ופועלות אצל אנשים רבים."
באמצעות הנתונים שנוצרו על ידי הניתוח, החוקרים הצליחו למפות רשתות רגולטוריות גנטיות מסוג תא ורשתות תקשורת בין תאים, ולאחר מכן לחבר את הרשתות הללו למודל למידת מכונה. לאחר מכן, באמצעות מידע גנטי של אדם, המודל יכול לחזות אם יש לו מחלת מוח.
"מכיוון שהרשתות הללו היו מקודדות קשיחות במודל, כשהמודל ביצע חיזוי יכולנו לראות אילו חלקים ברשת תרמו לו", אמר גרשטיין. "כדי שנוכל לזהות אילו גנים וסוגי תאים היו חשובים לתחזית זו. וזה יכול להציע יעדים מועמדים לתרופה."
בדוגמה אחת, המודל חזה שאדם עם וריאנט גנטי מסוים עלול לסבול מהפרעה דו-קוטבית, והחוקרים יכלו לראות שהתחזית התבססה על שני גנים בשלושה סוגי תאים. באחר, החוקרים זיהו שישה גנים בשישה סוגי תאים שתרמו לניבוי סכיזופרניה.
המודל פעל גם בכיוון ההפוך. החוקרים יוכלו להציג הפרעה גנטית ולראות כיצד זה עשוי להשפיע על הרשת ועל בריאותו של אדם. זה, אומר גרשטיין, שימושי עבור עיצוב תרופות או תצוגה מקדימה של היעילות של תרופות או שילובי תרופות כטיפולים.
יחד, הממצאים יכולים לעזור להקל על גישות רפואה מדויקות למחלות נוירופסיכיאטריות, אמרו החוקרים.
כדי לקדם עבודה זו, הקונסורציום העמיד את התוצאות והמודל שלו לרשות חוקרים אחרים.
"החזון שלנו הוא שחוקרים המתעניינים בגן או וריאנט מסוים יכולים להשתמש במשאבים שלנו כדי להבין טוב יותר מה הוא עושה במוח או אולי לזהות יעדי תרופה מועמדים חדשים כדי לחקור יותר", אמר גרשטיין.
