Es ist keine überraschung der Wissenschaftler, dass Vielfalt das Wesen der Biologie, nicht nur die Würze, aber zu den meisten früheren Studien der wichtigsten Zellen des Gehirns gefunden haben, wenig Variabilität in einer gemeinsamen Zelle Prozess, wie genetische Informationen gelesen und gehandelt.
Der Prozess, genannt Epigenetik, umfasst die Chemische oder strukturelle „Verbesserungen“ zu gen-Aktivität, die nicht auf die zugrunde liegende genetische code selbst, aber nicht beeinflussen, Wann und wie ein gen zur Verfügung, um gelesen werden, um Ihre protein-Codierung Anweisungen. Wenn epigenetische Veränderungen Streik zum falschen Zeitpunkt oder Ort, wird der Prozess schaltet Gene an-oder an der falschen Zeit und Platz, auch.
Nun, eine neue Studie konzentrierte sich auf vier Regionen, die der normale menschliche Gehirn Gewebe, Johns Hopkins Wissenschaftler haben festgestellt, rund 13.000 Regionen der epigenetischen Unterschiede zwischen den Nervenzellen in unterschiedlichen Hirnregionen, die variieren von mindestens 10 Prozent. Mit gesamte Genom-Sequenzierung und computergestützte statistische Werkzeuge, die Sie fanden auch, dass die Lage der epigenetische änderungen-die etwa 12 Millionen Basen in das Genom — co-lokalisieren mit dem genetischen signal beitragen, Suchtverhalten, Schizophrenie und Neurosen, wie biopolar Störung.
„Wir glauben, dass wir herausgefunden haben, welche Teile des neuronalen Genoms werden epigenetisch anders zwischen diesen vier Regionen des Gehirns,“ sagt Andrew Feinberg, M. D., Bloomberg Distinguished Professor der Medizin, in der Onkologie und Molekularbiologie und Genetik. „Und diese Gebiete sind angereichert mit geerbten genetischen Varianten im Zusammenhang mit bestimmten psychiatrischen Erkrankungen.“
Wissenschaftler haben lange vermutet, dass die Epigenetik spielt eine bedeutende Rolle in der psychiatrischen Bedingungen, andere neurologische Erkrankungen wie Alzheimer, und eine lange Liste von anderen menschlichen Krankheiten, einschließlich Krebs. Die aktuelle Studie nicht endgültig beweisen eine Epigenetik link zu psychiatrischen Bedingungen, aber bietet eine road map zur weiteren Untersuchung epigenetischer Vielfalt in der gen-Orte identifiziert, die durch die Johns Hopkins-team, Feinberg sagt.
„Wir wissen, dass beide epigenetischen und genetischen Veränderungen beitragen, um das problem der Zellen nicht zu tun, was Sie tun sollen“, ergänzt Feinberg, der studiert hat, die Epigenetik seit Jahrzehnten. Die Ergebnisse der Studie sind online beschrieben. Jan. 14 in Nature Neuroscience.
Biostatistician Kasper Hansen, Ph. D., co-führte die Studie mit Feinberg, sagt einer der wichtigsten Unterschiede zwischen Ihrer Studie und die bisherigen versuche zu betrachten, die epigenetische Vielfalt ist, dass die Johns Hopkins Wissenschaftler verwendeten eine starke experimentelle design konzentriert sich auf die verschiedenen zellpopulationen, einschließlich Neuronen. Andere Studien haben keinen separaten Neuronen von Gehirn-Gliazellen, die den Neuronen als Gerüst -, Reinigungs-und Nährstoff-Lieferanten.
Die Johns Hopkins Wissenschaftler, einschließlich der ersten Autoren Lindsay Rizzardi und Peter Hickey, begann Ihre Forschungen mit 45-Gehirn-Gewebe-Proben aus sechs Personen (drei Männer und drei Frauen im Alter 37-57) , wurden nicht diagnostiziert, psychiatrische oder neurologische Bedingungen und, nach Ihrem Tod gespendet hatten Ihre Gehirne zu biobanken an den National Institutes of Health und der University of Maryland.
Die Proben wurden aus den vier Regionen des Gehirns: der dorsolaterale präfrontale cortex, der die Entscheidungsfindung kontrolliert und soziale Verhaltensweisen; der anteriore gyrus cinguli, die bekannt ist für Ihre Verbindung von Emotionen und Verhalten; der hippocampus, der verantwortlich ist für lernen und Gedächtnis; und der nucleus accumbens, der Website für die Verarbeitung von Belohnung-Verhalten. Durch den Vergleich von Proben von der gleichen Person in verschiedenen Hirnregionen und Zellen-Populationen, ist es möglich, um auszuschließen, die verzerrende Wirkung von Genetik und von vielen Umweltfaktoren, wie Rauchen, sagt Hansen.
Die Wissenschaftler gereinigt, die Gehirn -, Gewebeproben zu isolieren Neuronen und glia, sequenzierten die Neuronen “ Genom und Vergleich der Ergebnisse der Sequenzierung von Neuronen in jeder Hirnregion. Betrachtet man die Verteilung von epigenetischen Veränderungen über das Genom, die Wissenschaftler fanden, dass die epigenetische Vielfalt in 12 Millionen Basenpaare (von 3 Mrd) von der Genom-als was würde in der Regel auftreten, in den Regionen, die allein durch Zufall. Sie fanden heraus, dass die meisten Unterschiede in der Epigenetik trat in den Neuronen des nucleus accumbens, des Gehirns Belohnungszentrum.
Mit Hilfe von Statistik-tools zur Auswertung der Sequenzierung Ergebnisse, fanden die Forscher, dass mindestens eine der acht Arten von epigenetischen Veränderungen war positiv korreliert mit bekannten genetischen code-änderungen zwischen knapp der Hälfte (13 von 27) von Eigenschaften, verbunden mit erblichen Formen von Suchtverhalten, Schizophrenie und Neurosen. Epigenetische änderungen wurden nicht im Zusammenhang mit der genetischen Unterschiede zwischen erblichen, nicht-Gehirn-bezogene Merkmale, wie body-mass-index und der Höhe.
Hansen, der ein außerordentlicher professor von Biostatistik an der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health und McKusick Nathans Institut für Genetische Medizin, erklärt, dass die starke experimentelle design hilft, die Beseitigung der Unterschiede zwischen den Individuen durch den Vergleich von mehreren Proben aus verschiedenen Gehirnregionen von der gleichen Person. „Darüber hinaus, die Stärke des genetischen Assoziation ist auch bestimmt durch die vorhandenen Ergebnisse auf die genetische Architektur dieser Merkmale, die eingerichtet wurden, von zehn bis zu Hunderten von tausenden von Proben“, sagt Hansen.
„Epigenetische Veränderungen können Zellen verändern „Identität sowie Ihre Funktion“, sagt Feinberg, der auch ein professor für biomedizinische Technik, Biostatistik und Psychiatrie und Verhaltensforschung an der Johns Hopkins. „Um zu zeigen, wie die Epigenetik ist mit psychiatrischen Erkrankungen, der nächste Schritt ist das entwickeln für Sie individuelle genomische arrays, erfassen die Bereiche des Genoms, die wir identifizierten und vergleichen Sie Sie, um mehr Beispiele von Menschen mit und ohne psychiatrische Erkrankung.“
Die Forschung wurde unterstützt durch das Büro des Direktor des National Institutes of Health und dem National Cancer Institute (U01MH104393n, U24CA180996).
Die Johns Hopkins-team von Wissenschaftlern gehört auch Varenka Rodriguez DiBlasi, Rakel Tryggvadóttir, Colin M. Callahan und Adrian Idrizi.