大约三分之一的人抱怨有些失眠，十分之一的人符合临床失眠症的诊断标准。从幸福感、身体健康和生产力方面来看，其代价是巨大的。研究人员从双胞胎研究中得知，无法入睡或保持睡眠具有遗传成分，但罪魁祸首的身份大多未知。
现在，3月份发表在《自然·遗传学》上的两项研究首次揭示了失眠的生物学基础，表明其与特定的大脑区域和生物过程有关，并揭示了与心脏病和抑郁症等精神疾病的联系。这两项研究都是全基因组关联研究 (GWAS)，它们检查来自数千人的 DNA，以确定与健康、疾病或特定特征相关的遗传标记位于何处。
第一项研究，来自遗传学家丹妮尔·波斯图玛 领导的阿姆斯特丹自由大学团队，分析了超过 130 万人的基因组，使其成为迄今为止任何复杂性状中规模最大的 GWAS。他们使用了来自英国生物样本库（一个大型、长期的遗传学项目）和直接面向消费者的遗传学公司 23andMe 的数据，确定了 202 个与失眠相关的基因组区域，牵涉到 956 个基因，这是对之前发现的 7 个基因的重大进展。“我非常有信心，这些绝大多数都是真实的，” 柏林健康研究所的 GWAS 专家斯蒂芬·里普克说，他没有参与这两项研究。“但我们需要在来自不同国家和研究人员的更多、独立的队列中证实这一点。”
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然后，研究人员调查了这些基因经常出现在哪些大脑区域和细胞中。该分析表明神经元的轴突（输出连接）以及皮层和更深层的“皮质下”大脑区域（如纹状体，参与运动）有关。它还标记了“中型多棘神经元”，这些神经元占据了纹状体的大部分以及其他区域的神经元，包括下丘脑。这些发现与脑成像研究结果相符，后者表明某些区域在失眠中存在功能障碍，并且与动物研究结果相符，后者表明这些细胞参与睡眠调节。“在我们的研究之前，我们对涉及哪些基因、通路和细胞知之甚少，” 波斯图玛说。“我们现在有了可以检验的具体假设。”
第二项研究，来自遗传学家里查·萨克森纳领导的马萨诸塞州总医院团队，再次从英国生物样本库中调查了超过 45 万个基因组。他们确定了 57 个区域，牵涉到 236 个基因，并在对两个独立数据集的分析中证实了这些结果。其中一个数据集使用了临床诊断的患者，这与另一个数据汇编形成对比，后者基于不太可靠的自我报告症状。该团队更进一步，分析了来自近 84,000 名英国生物样本库参与者的数据，他们佩戴了运动探测器一周以观察辗转反侧或梦游，使他们能够将遗传学发现与睡眠的实际测量联系起来。弗吉尼亚联邦大学统计遗传学家麦肯齐·林德认为，“这表明这些发现对于失眠相关症状的不同定义是有效的，包括一些客观测量的症状。”
这两项研究发现，失眠相关基因与精神和代谢特征相关基因之间存在显着重叠。包括抑郁症、焦虑症、精神分裂症、冠状动脉疾病和 2 型糖尿病在内的特征基因有时是相同的。研究结果表明，失眠与神经精神疾病的相关性强于与其他睡眠相关特征（例如某人是否是早起的人）的相关性。“这是一个很大的惊喜，” 萨克森纳说。“这意味着在基因层面上，这是一种可能与精神疾病和情绪调节相关的疾病，而不仅仅是关于睡眠调节。”
两个团队还使用了一种技术（孟德尔随机化），使他们能够通过将其发现与其他疾病的 GWAS 结果进行比较来推断什么可能导致什么。这两项研究发现，失眠可能导致抑郁症和冠状动脉疾病，而规模较大的研究还发现，BMI（身体质量指数）和 2 型糖尿病存在因果风险效应。“使用遗传学研究睡眠的动机之一是区分哪些是因果关系，哪些不是，” 萨克森纳说。“因此，最终干预措施可以针对存在因果关系的领域。” 然而，并非所有研究人员都对这些测试充满信心。“基因重叠是可靠的，” 里普克说。“但关于这些孟德尔随机化测试存在争议；我不会认为这是理所当然的。”
这两项研究都牵涉到一个与不宁腿综合征相关的基因，萨克森纳说，“考虑到这也是一种睡眠障碍，这很有道理”，尽管她的团队还发现这可能部分是由于他们的数据集中未确诊的 RLS 病例造成的。事实上，失眠很可能不是一种单一的疾病，而是一组症状的集合，这些症状可能有一系列潜在的原因。对于一位患者来说，这可能是童年创伤的后果，对于另一位患者来说，这可能是由于昼夜节律过程紊乱，或者对于另一位患者来说，仅仅是由于不宁腿综合征。“如果是这样，那么我们将真正能够通过遗传学来剖析这一点，” 她说。“了解是否存在不同类型的失眠，以及我们如何研究它们并可能分别治疗它们，这是整个领域的希望。”
展望未来，这些发现为研究人员深入研究失眠的生物学提供了切入点。“我们现在正在遵循两种策略，” 波斯图玛说。她指出，实施正在通过“进一步增加样本量”进行，“并建立实验室实验来证明因果关系并展示受牵连的细胞类型如何影响失眠。” 像这样的研究可能会阐明新的治疗靶点。尽管存在治疗方法，但获得认知行为疗法等疗法的机会无法满足现有需求。
然而，行为疗法证明了为什么这条研究路线值得追求。失眠和情绪障碍之间的基因重叠可能指向认知行为疗法可能对睡眠和焦虑都有效的原因。就目前的药物而言，其疗效有限，可能会成瘾，并且有副作用。“识别出导致风险的新变异有助于精确定位新的生物靶点，” 林德说。她补充说，这种搜索是“朝着最终目标迈进的一步，即使用遗传信息来预测风险和治疗结果，尽管我们尚未达到这一点。”