作者：黃辛 邊欣月發(fā)布日期：2019-01-18
青春期的大腦發(fā)育異常是否會埋下成年后罹患精神分裂癥的“種子”，如何發(fā)現(xiàn)這顆隱匿的種子？ 復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院馮建峰團隊對來自英美等6個國家20余所研究機構(gòu)的超過1萬例影像遺傳學(xué)數(shù)據(jù)進行計算分析，通過全腦全基因組范圍的“廣泛搜索”，研究發(fā)現(xiàn)與青春期大腦殼核體積最為相關(guān)的基因位點同時也是精神分裂癥的風(fēng)險位點。
1月17日（北京時間）凌晨,這一研究成果發(fā)表于《美國醫(yī)學(xué)會雜志·精神病學(xué)卷》。
曾有關(guān)于精神分裂癥的神經(jīng)發(fā)育障礙假說認為，大腦在青春期及成年早期進行神經(jīng)突觸修剪等過程中，遺傳和環(huán)境共同造成的神經(jīng)系統(tǒng)缺陷暴露，導(dǎo)致成年后精神癥狀致病風(fēng)險增高。
“這項研究證明青春期大腦殼核體積異常和精神分裂癥致病風(fēng)險高度相關(guān)。”馮建峰教授表示，該發(fā)現(xiàn)有望幫助科學(xué)家揭示精神分裂癥發(fā)病機制，為臨床癥狀出現(xiàn)之前的超前干預(yù)研究提供新思路。
精神疾病防治是當(dāng)今世界各國面臨的共同難題。據(jù)報道，在中國精神疾病已經(jīng)超過心腦血管疾病和惡性腫瘤，成為醫(yī)療體系的最大負擔(dān)。但全球范圍內(nèi)，針對精神疾病發(fā)病機制的研究進展緩慢。此前，有研究積累了全世界范圍內(nèi)2萬多例腦影像和基因數(shù)據(jù)，也未找到任何與大腦結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的精神疾病風(fēng)險基因位點。
“這項研究的難點主要在于大腦在不同年齡受不同遺傳信息影響，此前的研究未嚴格控制這一混雜因素，導(dǎo)致重要的遺傳信號被淹沒。”論文第一作者、復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院青年副研究員羅強在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時說，圍繞這一研究關(guān)鍵點，經(jīng)過3年的集中攻關(guān)，選取了14歲健康青少年腦結(jié)構(gòu)影像數(shù)據(jù)，同時突破了傳統(tǒng)的解剖學(xué)腦區(qū)劃分限制，在全腦全基因組范圍內(nèi)開展無偏的探索性研究，首次找到了青少年大腦結(jié)構(gòu)與基因位點之間最為顯著的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
同時，針對該結(jié)果，研究人員進一步開展了孟德爾隨機化分析，發(fā)現(xiàn)了一條基因-大腦-精神分裂癥的新通路：鋅轉(zhuǎn)運體SLC39A8基因rs13107325位點單核苷酸多態(tài)性的風(fēng)險等位基因干擾青春期大腦殼核的正常發(fā)育，進而增加成年后患精神分裂癥的風(fēng)險。
據(jù)悉，這項研究面臨的另一個難題是，課題組運用的全腦體素-全基因組關(guān)聯(lián)分析方法使相關(guān)計算量激增至此前的四萬倍，對計算能力提出了很大的挑戰(zhàn)。針對這一難題，研究人員通過算法改進，將計算效率提高了上萬倍，在不到一百個小時內(nèi)完成了1600萬次關(guān)聯(lián)分析。
“這項研究的突破主要基于對來自全球范圍的多中心影像遺傳學(xué)數(shù)據(jù)進行計算分析，這些全維度標(biāo)準(zhǔn)化大數(shù)據(jù)的獲取，得益于多年來我們在全世界范圍內(nèi)深入開展的國際合作研究。” 馮建峰特別強調(diào)。
據(jù)悉，由馮建峰領(lǐng)銜的復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院已分別與英國Biobank、美國HCP、 ADNI、 ABCD等世界上最大規(guī)模腦數(shù)據(jù)研究機構(gòu)展開深度合作，致力于整合構(gòu)建世界上最大的多模態(tài)多尺度腦科學(xué)數(shù)據(jù)庫。并以計算神經(jīng)科學(xué)為橋梁，利用與發(fā)展模式識別、深度算法等類腦智能方法，開展大腦機制、腦疾病致病機理解析等相關(guān)領(lǐng)域的研究。
來源：科學(xué)網(wǎng)
