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(huì)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(tuán)隊(duì)對(duì)來(lái)自英美等6個(gè)國(guó)家20余所研究機(jī)構(gòu)的超過(guò)1萬(wàn)例影像遺傳學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，通過(guò)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(diǎn)同時(shí)也是精神分裂癥的風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)。
1月17日（北京時(shí)間）凌晨,這一研究成果發(fā)表于《美國(guó)醫(yī)學(xué)會(huì)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(shuō)認(rèn)為，大腦在青春期及成年早期進(jìn)行神經(jīng)突觸修剪等過(guò)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(xiǎn)增高。
“這項(xiàng)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(xiǎn)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(jī)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(guó)面臨的共同難題。據(jù)報(bào)道，在中國(guó)精神疾病已經(jīng)超過(guò)心腦血管疾病和惡性腫瘤，成為醫(yī)療體系的最大負(fù)擔(dān)。但全球范圍內(nèi)，針對(duì)精神疾病發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展緩慢。此前，有研究積累了全世界范圍內(nèi)2萬(wàn)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(xiǎn)基因位點(diǎn)。
“這項(xiàng)研究的難點(diǎn)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(yán)格控制這一混雜因素，導(dǎo)致重要的遺傳信號(hào)被淹沒(méi)。”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(qiáng)在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)說(shuō)，圍繞這一研究關(guān)鍵點(diǎn)，經(jīng)過(guò)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(shí)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(kāi)展無(wú)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(diǎn)之間最為顯著的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
同時(shí)，針對(duì)該結(jié)果，研究人員進(jìn)一步開(kāi)展了孟德?tīng)栯S機(jī)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(yùn)體SLC39A8基因rs13107325位點(diǎn)單核苷酸多態(tài)性的風(fēng)險(xiǎn)等位基因干擾青春期大腦殼核的正常發(fā)育，進(jìn)而增加成年后患精神分裂癥的風(fēng)險(xiǎn)。
據(jù)悉，這項(xiàng)研究面臨的另一個(gè)難題是，課題組運(yùn)用的全腦體素-全基因組關(guān)聯(lián)分析方法使相關(guān)計(jì)算量激增至此前的四萬(wàn)倍，對(duì)計(jì)算能力提出了很大的挑戰(zhàn)。針對(duì)這一難題，研究人員通過(guò)算法改進(jìn)，將計(jì)算效率提高了上萬(wàn)倍，在不到一百個(gè)小時(shí)內(nèi)完成了1600萬(wàn)次關(guān)聯(lián)分析。
“這項(xiàng)研究的突破主要基于對(duì)來(lái)自全球范圍的多中心影像遺傳學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)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(lái)我們?cè)谌澜绶秶鷥?nèi)深入開(kāi)展的國(guó)際合作研究。” 馮建峰特別強(qiáng)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(guó)Biobank、美國(guó)HCP、 ADNI、 ABCD等世界上最大規(guī)模腦數(shù)據(jù)研究機(jī)構(gòu)展開(kāi)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(kù)。并以計(jì)算神經(jīng)科學(xué)為橋梁，利用與發(fā)展模式識(shí)別、深度算法等類腦智能方法，開(kāi)展大腦機(jī)制、腦疾病致病機(jī)理解析等相關(guān)領(lǐng)域的研究。
來(lái)源：科學(xué)網(wǎng)
