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科学家们创造了基因组资源来探索脑部疾病的生物学基础

文章作者:优博时时彩平台开户发布时间:2019-12-22浏览次数:1627

包括北卡罗来纳大学医学院科学家在内的一组研究人员开发了一种前所未有的复杂模型,将DNA和遗传活动的变化与脑疾病的风险联系起来。

该模型在发表在“科学”杂志上的一篇论文中有所描述,该论文来自先前对数千名健康人和脑疾病患者的研究。科学家现在可以将其用作探索精神分裂症和自闭症等疾病的生物学机制的工具,这些疾病在很大程度上得不到认可和无法治愈。

“这是为了解大脑而开发的最全面的功能基因组资源。它建立了一个整合不同基因组学数据的框架,以深入了解脑疾病的生物学,“共同第一作者,助理Hyejung Won博士说。 UNC医学院遗传学教授,UNC神经科学中心成员。

在过去的几十年里,科学家已经进行了数百项研究,这些研究收集了大量人群的DNA序列和相关数据,以确定DNA变异性和其他与疾病相关的基因组相关因子。这些基因组研究为许多疾病的生物学原因提供了重要线索。

但对于精神疾病和许多其他常见的脑部疾病,传统的基因组学研究不太有用。例如,精神分裂症与基因组中100多个位置的特定变异相关 - 称为“风险位点” - 但这些位点中的大多数不包含基因,因此它们与疾病的关系尚不清楚。此外,许多与精神分裂症相关的遗传变异通常对精神分裂症的风险几乎没有影响。这表明科学家们认为精神分裂症和许多其他脑部疾病过于复杂,无法用传统的一维基因组学来理解。

为了追求更复杂的方法,一群基因组学研究人员几年前建立了PsychENCODE联盟。他们开始汇集来自基因组学研究和其他公共研究的数据,以开发工具来寻找不同类型数据之间的关系。

新资源包括精神分裂症,双相情感障碍和自闭症谱系障碍患者的不同类型的基因组数据。基因组数据的类型包括DNA序列,来自特定类型脑细胞的基因表达数据,称为“增强子”的DNA区域图,其促进基因表达,以及已知影响基因活性的基因组的其他特征。

她从她的“染色体构象”研究中获得了贡献数据。这指的是细胞核中环状DNA的三维组织,特别是在不同的环足够接近以影响彼此基因表达的情况下。 Won还开发了一个如何通过染色体构象和其他基因组因子调节脑细胞基因表达的复杂模型。

该团队使用基因调控网络模型来评估先前基因组学研究中发现的142个精神分裂症风险基因座。这些风险基因座不含基因,但怀疑以某种方式影响其他基因的表达,导致精神分裂症的风险。该模型确定了321个基因,包括一些已知的精神分裂症风险基因,作为这些风险基因座的潜在调控目标。 Won和同事表明,这些基因影响先前精神分裂症研究中涉及的突触,乙酰胆碱受体,离子通道和其他途径的功能。科学家们还确定,精神分裂症主要是神经系统疾病,而不是其他脑细胞。

为此研究开发的资源包括基于AI的“深度学习”模型,该模型基于遗传变异和基因表达数据估计精神症状的风险。科学家将新模型与标准的,更简单的模型进行了比较,该模型基于个体的基因组预测精神疾病。

“深度学习模型更准确,我们认为它将对患者风险评估和诊断产生重大影响,”Won说。

她和她的PsychENCODE同事现在通过整合更多类型的基因组数据并将其分析扩展到精神分裂症以外的其他脑疾病,继续开发他们的模型。

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