Как подружить гены в клетках. Коктейль молодости, светящиеся котики, напечатанные органы и другие прелести науки - Ангелина Владимировна Потапова

в одних и тех же участках генома. Их условно назвали «общепсихиатрическими». Например, генетические отклонения в коде ДНК при шизофрении бывают схожи с отклонениями при большинстве психиатрических заболеваний, таких как обсессивно-компульсивное или биполярное аффективное расстройство.

Более ранние исследования также говорят о том, что предрасположенность к депрессивным эпизодам, а именно к патологической форме – большому депрессивному состоянию (БДР) – передается по наследству [23]. Благодаря полигеномному поиску ассоциаций (метод связывает геномные варианты и их фенотипические проявления) проанализировали 135 458 генотипов людей с диагностированной депрессией и 344 901 генотипов здоровых людей. Ученые выявили 44 различных, связанных с местоположением определенного гена на «карте» локусов хромосом. Данные опубликовали в журнале Nature Genetics: почти каждый человек на генетическом уровне является носителем какого-то числа рисковых вариантов депрессивных состояний. Несмотря на то что генов, влияющих на развитие большого депрессивного состояния, много, также немалую роль играют факторы внешней среды, поэтому вряд ли стоит ожидать эпидемии депрессии.

Тот тезис, что предрасположенность ко многим психическим заболеваниям передается по наследству, не ставится под сомнение: тут точно «виноваты» гены. Недавно ученые опубликовали работу, в которой нашли связь между экспрессией определенных генов и степенью проявления заболевания [24]. Активность отслеживалась по уже известной нам методике – по определению количества мРНК. Для аутизма, биполярного расстройства и шизофрении, алкоголизма и депрессии определили закономерности общих и отличающихся нарушений экспрессии генов.

А вот ученые из Центральной больницы Массачусетса и Геномно-Психиатрического консорциума подошли к проблеме с другой стороны: они изучали отличия в последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК, а не ее экспрессию [25]. Данные включали 500 тыс. генотипов контрольной группы и 233 тыс. экспериментальной. В итоге обнаружили 109 хромосомных участков, ассоциированных с развитием более чем одного заболевания. Причем даже удалось разделить их на три группы в зависимости от типа нарушения: первая группа болезней с навязчивым поведением; вторая – расстройства психотического типа и заболевания, для которых характерны проблемы с эмоциями; третья группа связана с аномалиями неврологического типа, которые проявляются на ранних этапах развития. Некоторые из этих генов, которые, вероятно, контролируют формирование мозга, активируются во втором триместре беременности.

А получится ли выделить конкретные гены, отвечающих за развитие конкретного заболевания? Это сделать очень сложно, но что касается шизофрении, тут говорят о 413 генах, экспрессия которых, по всей видимости, повышается при расстройстве [26]. Исследователи создали статистическую модель, предсказывающую экспрессию определенного гена в головном мозге по наличию конкретных однонуклеотидных вариаций. Всего удалось выявить более 10 тыс. генов, которые влияют напрямую или опосредовано на формирование тканей мозга. Анализ позволяет не только найти конкретные гены, но и обнаружить, какие из них имеют высокую активность при каких-либо заболеваниях. Модель способна предсказать вероятность развития шизофрении на основе нуклеотидов.

Уменьшить количество генов, ответственных за проявление шизофрении, помогло наблюдение за их активностью в течение всей жизни (от раннего утробного до взрослого возраста). Экспериментальная группа состояла из 40 299 человек с подтвержденной шизофренией, а контрольная – из генотипа 65 264 здоровых людей. Удалось обнаружить, что в разном возрасте происходят изменения в разных областях головного мозга. Это исследование поможет более детально изучить саму болезнь и разработать способы ее лечения.

Гены несут ответственность не только за предрасположенность к патологическим состояниям, но и за вполне обычные вещи, такие как интеллект. Стоит заметить, что интеллект – плохо измеримое понятие. Все тесты, направленные на его количественное изменение, показывают лишь то, как человек справляется конкретно с этим тестом. Но все же требуются какие-то стандарты и некоторые методики, которые действительно помогают привести это понятие к какой-то измеримой черте.

На этот раз в центре внимания ученых оказался параметр «общий интеллект» [27]. По данным разработчиков тестов, именно его измеряют в большинстве работ. Формат эксперимента представлял собой анализ ранее проведенных исследований. Интерес исследователей пал на генетическую информацию о почти 270 тыс. человек. Специалисты сосредоточились на однонуклеотидном полиморфизме – тот случай, когда отличие в последовательности ДНК всего в один нуклеотид. Ученые вывили 1016 генов, которые играют важную роль в уровне интеллектуальных способностей. Гены преимущественно экспрессируются в мозге и вовлечены в регуляцию клеточного деления, формирования нервной системы и апоптоза (механизма программируемой гибели клеток).

А вместе с интеллектуальными способностями исследователи решили найти корреляцию продолжительности жизни с уровнем интеллекта [28].

Многие аллели генов, связанные с высоким уровнем когнитивных способностей, оказались характерны для людей с большой продолжительностью жизни.

ПРИМЕЧАНИЕ НАУЧНОГО РЕДАКТОРА

Существует большое количество генетических причин умственной отсталости. Одни из них связаны с крупными изменениями в геноме – например, дополнительная хромосома 21 при синдроме Дауна. Другие ассоциированы с нарушениями в отдельных генах – например, в гене FMR1 (синдром FRAXA). Здесь приведен пример того, как могут выявлять гены, изменения в которых могут приводить к болезням психики, и того, как далее исследуют их работу.

Что касается другой крайности – умственной отсталости, – существует большое количество данных о генах, которые приводят к этому состоянию. Здесь тоже имеются конкретные сведения об одном из генов, который связан с этим нарушением. В новом исследовании специалисты медицинского факультета Мэрилендского университета в Балтиморе (США) выявили ген, влияющий на нервно-психическое развитие человека [29]. Для того чтобы изучить этот ген подробнее, ученые взяли в экспериментальную группу 350 семей из Пакистана, где довольно часто встречаются случаи близкородственных связей. Поэтому в этой стране процент умственной отсталости населения чуть выше среднего, чем по остальному миру. В результате исследования выявили ген AP1G1. Для более точной интерпретации данных взяли генотипы пациентов с умственной отсталостью из 27 медицинских учреждений Европы и США. Благодаря этому удалось найти еще 10 семей с вариацией гена AP1G1, который связан с умственной отсталостью.

Для того чтобы продемонстрировать важность именно этого гена в выживании и развитии организма, ученые вывели несколько эмбрионов рыбок Данио без гена AP1G1. На четвертые сутки они погибли. Тогда специалисты ввели рыбкам мутировавший вариант этого гена, как у семей из эксперимента: в этом случае потомство рыбок оказалось со значительными деформациями тела и различными отклонениями.

Что еще записано у тебя в ДНК?

Существует множество признаков, по которым население земного шара можно разделить на две группы: мужчин и женщин; тех, кто любит кофе, и тех, кто пьет только чай; левшей и правшей и т. д. Мы сами выбираем, к какой группе примкнуть, или все это предопределено?

Известно, что части тела мозг контролирует «наоборот»: информация в левое полушарие идет с правой стороны тела, а в правое – с левой. В исследовании [30] ученые проанализировали почти 2 млн геномов людей, взятых из уже