百万基因组分析指出脑部疾病之间的界限变得模糊

一项大型研究表明,精神分裂症与多种精神疾病共享一些遗传变异——人格特质和偏头痛也观察到类似的重叠

一名23岁精神分裂症男性出现幻觉时的脑部扫描。

早期生活中的学业成绩较低是否与老年时阿尔茨海默病风险增加的基因变化有关? 这是有史以来规模最大的脑部疾病基因组研究得出的数十种可能推论之一,这项研究模糊了通常被认为是明确的诊断界限。

根据6月22日发表在《科学》杂志上的研究结果,精神分裂症、重度抑郁症 (MDD) 和双相情感障碍等疾病共享一组重叠的遗传变异,而不是具有独特的遗传特征。

除了教育程度与阿尔茨海默病风险之间的遗传联系外,结果还将神经质与神经性厌食症、焦虑症、MDD 和强迫症 (OCD) 联系起来。 然而,帕金森病和多发性硬化症等神经系统疾病彼此之间或与精神疾病之间几乎没有共同的变异。


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这项丰富的发现是在对代表超过一百万人的基因组进行了为期六年的深入研究之后得出的,这项研究旨在寻找与 42 种或多种疾病和特征相关的异常遗传信号。

来自全球 600 多个机构的研究人员,分为 25 个联盟,汇集了他们的基因组数据,开展了名为“脑风暴联盟”的合作项目。 他们的目标是探测庞大的数据集,以寻找基因变异、脑部疾病以及身体和认知特征之间的联系。

他们发现了非常多的联系。

该论文的第一作者、Broad 研究所的博士后研究员维尔内里·安蒂拉说:“其中一个重要信息是,精神疾病在遗传层面被证明联系非常紧密。” 他说,这意味着“目前的诊断无法准确区分”这些疾病的机制,这可能是解释寻找新疗法困难的一个因素。

但由于这项研究是安蒂拉所描述的“无假设方法”,仅显示基因之间的统计关联,而不是共同遗传基础的证据,因此这些发现只是深入挖掘“以更好地了解这些疾病如何发生”的起点。  

为了提供这些宝贵的起点,“脑风暴联盟”应用了一种统计方法,从基因组中的噪声中梳理出真正独特的信号,并跟踪这些信号——代表基因变异的 DNA 序列中的微小变化——与 265,218 名患者的精神和神经系统诊断以及 784,643 名未受影响的人的诊断的关联。

然后,他们研究了与脑部疾病相关的变异如何与教育程度以及身体和认知指标相关联。 最终,分析涉及 25 种疾病,包括 MDD、自闭症、癫痫、精神分裂症、创伤后应激障碍 (PTSD) 和偏头痛。

为了增加趣味性,研究人员还研究了 13 种行为特征,包括认知和人格指标,以及四种身体因素——克罗恩病、血管疾病、身高和体重指数。

研究人员从这些混合输入中提取了遗传变异与不同疾病之间的统计联系,并确定了他们检查的几乎所有精神疾病的重叠之处。 精神分裂症、焦虑症、MDD、双相情感障碍和注意力缺陷多动障碍 (ADHD) 都共享变异。 图雷特综合征、强迫症和 MDD 聚集在一起,神经性厌食症、精神分裂症和强迫症也是如此。

在这群共享变异疾病的末端脱颖而出的是精神分裂症,它与除焦虑症外的所有精神疾病都有重叠。 与此同时,PTSD 与其中任何一种疾病都没有显着关联。

尽管神经系统疾病往往保持独立,但偏头痛是一个例外,它与 ADHD、图雷特综合征和 MDD 有许多共同的变异。 偏头痛也与人格特质“神经质”有关,而神经质又与包括 MDD、强迫症和精神分裂症在内的多种精神疾病重叠。

旨在代表免疫疾病的克罗恩病与评估的任何其他疾病都没有共同的变异,但血管疾病、中风和 MDD 有共同之处。

伦敦大学学院神经病学研究所神经疾病分子生物学主席约翰·哈迪说,其中一些关联令人惊讶,而另一些则不然,他没有参与这项研究。 哈迪称这项研究是“可靠且组织良好的工作”。 他说,精神疾病之间的重叠并不令人震惊,因为“它们有共同的症状,有时可能会相互混淆”。

对他来说,突出的是阿尔茨海默病和帕金森病这两种神经退行性疾病之间缺乏重叠。 他说,根据这些发现,“它们确实看起来截然不同,这可能意味着细胞死亡的机制是不同的。”

安蒂拉提到了其他几个出乎意料的结果。 他说:“我个人对神经系统疾病和精神疾病之间缺乏这种相关性感到惊讶,”他指出,他本来预计抑郁症会与某些神经系统疾病表现出重叠。

安蒂拉和他的同事们另一个意想不到的结果是认知因素与精神和神经系统疾病之间的联系。 他说:“在 70 岁时容易患阿尔茨海默病的遗传变异与在 12 岁时容易在学校取得较差成绩的遗传变异显着相关,这绝对让我们感到惊讶。”

一些非重叠的结果也出乎意料。 尽管大约三分之一的自闭症患者也患有癫痫,但这项基因组信息探测显示,自闭症和癫痫之间几乎没有共同的变异。 安蒂拉说,这项分析是这项工作中“规模较小的分析之一”,这可能解释了缺乏联系的原因。

事实上,伦敦国王学院遗传流行病学和统计学教授凯瑟琳·刘易斯说,由于样本量小,而不是因为没有关联,研究中许多分析中的任何一个分析的病例少于 10,000 例都可能产生误导性结果。 刘易斯是英国精神病基因组学联盟的成员,并为这项研究贡献了样本,但没有参与分析。

自闭症和癫痫之间缺乏共享变异的另一种可能解释是,该研究侧重于常见的变异,而不是罕见的变异。 她说,“这些方法绝对是可靠、受人尊敬且广泛使用的”,但因为它们只关注常见变异,所以不会捕捉到罕见变异。

有了数十个涉及这些常见变异的新的调查起点,接下来会发生什么? 安蒂拉说:“这项研究的直接意义在于,既然我们已经确定了这些联系,我们就可以更好地了解这些疾病是如何产生的。” “这里可能存在一些更深层次的遗传机制 [这] 使个体更容易患上多种疾病,而不仅仅是一种疾病。”

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