根据一项对死后脑组织进行的大型研究，自闭症患者大脑中的基因表达模式与精神分裂症或双相情感障碍患者的基因表达模式相似。这项研究结果今天发表在《科学》杂志上。
所有三种疾病都显示出星形脑细胞（称为星形胶质细胞）中基因的激活，以及神经元之间连接处（即突触）功能的基因的抑制。自闭症患者的大脑还显示出一种独特的增加，即特定于称为小胶质细胞的免疫细胞的基因表达增加。
主要研究者、加州大学洛杉矶分校神经病学、精神病学和人类遗传学教授Daniel Geschwind说：“这项研究首次证明，[基因表达] 可以用来可靠地定义共享和独特的跨疾病表型。而且这些表型与可能出错的分子和细胞通路有关。”
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患有这些疾病之一的人可能具有共同的特征，例如语言问题、易怒和攻击性。他们也共享某些增加疾病风险的基因变异。
这项新研究表明，风险变异之间的重叠与基因表达模式的共性有关。这暗示变异在一定程度上通过开启或关闭大脑中某些基因组来增加风险。
伦敦大学伯贝克学院心理科学高级讲师Emma Meaburn说：“我们看到所有这些研究都出来寻找基因变异与精神[疾病]之间的联系，但我们如何从基因风险转变为机制呢？”他没有参与这项研究。“本文开始填补这一空白。”
相似的特征
2011年，Geschwind的团队描述了19名自闭症患者和17名对照组死后脑组织中的基因表达。这项新研究纳入了来自其他九项研究的数据集，将分析范围扩大到50名自闭症患者、159名精神分裂症患者、94名双相情感障碍患者、87名抑郁症患者、17名酒精中毒患者和293名对照组。所有组织都来自大脑皮层，即大脑的外层。
研究人员发现，自闭症患者大脑中的基因表达特征与精神分裂症和双相情感障碍患者大脑中的基因表达特征重叠。他们在来自24名自闭症患者、315名精神分裂症患者和94名双相情感障碍患者的独立脑样本集中证实了这一结果。
相比之下，自闭症、精神分裂症和双相情感障碍共有的模式与酒精中毒或来自197名炎症性肠病患者的肠道样本中看到的模式均不重叠——这表明这些特征并非反映整体健康状况不佳，而是特定于大脑。
2016年，另一个团队也发现自闭症与精神分裂症共享基因表达特征。那些研究人员没有发现与双相情感障碍的重叠。然而，巴尔的摩约翰·霍普金斯大学医学副教授Dan Arking说，他们的研究涉及的大脑数量较少——每种疾病约30个——因此他们可能错过了具有统计学意义的联系。Arking领导了2016年的研究，但没有参与这项新研究。
变异联系
为了深入研究分子通路，研究人员将基因分为“模块”，这些模块在大脑中表现出相似的上升和下降。这些模块中的每一个都包含特定于细胞类型或功能的基因，例如神经元之间的通信。
分析显示，自闭症、精神分裂症和双相情感障碍大脑在三个神经元特征模块中显示出低水平的基因表达。
其中两个模块对于神经元通信很重要；另一个模块涉及线粒体的功能，线粒体为细胞产生能量。所有三种疾病也都显示出“星形胶质细胞”模块中基因表达的增加。
这些共享模式可能源于一组所有三种疾病共有的DNA变异。
为了探索这种可能性，该团队收集了来自全基因组关联研究 (GWAS)的数据，这些研究揭示了与这些疾病相关的常见变异——即在人群中出现频率超过 1% 的变异。（对于自闭症，研究人员依赖于一项尚未发表的丹麦队列 GWAS 分析，该队列包括 8,605 名自闭症患者和 19,526 名对照组。）
对于每对精神疾病，他们发现 DNA 变异之间重叠程度与基因表达特征重叠程度之间存在很强的相关性。
与自闭症和精神分裂症相关的常见变异往往出现在三个神经元模块中。已知携带与这些疾病相关的自发突变的基因也属于突触模块之一。
这些结果表明，许多与自闭症和精神分裂症相关的变异会抑制参与突触信号传导的基因表达。
加州大学旧金山分校解剖学助理教授Tomasz Nowakowski说，“这开始确定一些共同的途径，”他没有参与这项研究。
小胶质细胞机制
研究人员发现，仅自闭症患者的大脑显示出与小胶质细胞相关的基因表达的激增。
加州大学旧金山分校精神病学助理教授Stephan Sanders说，这一发现有点令人惊讶，因为小胶质细胞也与精神分裂症有关，他没有参与这项研究。
Nowakowski说，表征小胶质细胞和其他单个脑细胞的基因表达模式，而不是一块组织中的模式，可能会产生更精细的结果，他研究了发育中的人脑中单个细胞的基因表达。
Geschwind和他的团队正在探索基因表达模式如何与神经元活动相关联。他们还在研究这些模式是否可以在培养的神经元和携带与每种疾病相关的突变的小胶质细胞中复制。
延伸阅读
这个故事最初发表在Spectrum网站上。