Zusammenfassung: Die Analyse der Aktivitätskarte eines Gens oder Transkripts verschiedener Hirnerkrankungen kann helfen, zugrunde liegende Mechanismen und Komorbiditäten zu identifizieren. Die Methode kann auch neue Zusammenhänge zwischen Krankheiten aufdecken und Behandlungsmöglichkeiten verbessern.
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Forschungen von Yashar Zigami an der McGill University in Kanada bieten einen neuen Weg, um Gehirnerkrankungen zu beschreiben.
Die Studie veröffentlicht in Biologie PLUS Am 20. Aprilj Er zeigt, dass der Vergleich von Transkriptomen (eine Karte der Aktivität aller Gene im Genom) im Zusammenhang mit verschiedenen Hirnerkrankungen uns helfen kann, die Mechanismen zu verstehen, die Krankheiten zugrunde liegen, und warum einige Krankheiten gleichzeitig existieren. Die Methode kann auch neue Zusammenhänge zwischen Krankheiten finden, die sich auf klinische Behandlungsoptionen auswirken können.
Die Klassifizierung von Gehirnerkrankungen ist schwierig, da viele von ihnen viele genetische und umweltbedingte Risikofaktoren aufweisen. Darüber hinaus überschneiden sich die Symptome vieler Erkrankungen des Gehirns. Zum Beispiel sind die Parkinson-Krankheit und Demenz mit Lewy-Körperchen neurodegenerative Erkrankungen, die sich durch Muskelzuckungen und -steifheit zeigen, die einige ähnliche kognitive und Verhaltenssymptome aufweisen.
In diesem und ähnlichen Fällen sind Fehldiagnosen keine Seltenheit und können schwerwiegende Folgen für die Patientenversorgung haben. Ein alternativer Ansatz besteht darin, Hirnerkrankungen anhand der Genaktivität zu klassifizieren.
Die neue Studie untersuchte die Krankheitstranskriptome – die Sammlung von RNA-Transkripten aus betroffenen Gehirnregionen – für 40 verschiedene Gehirnerkrankungen.
Die Forscher fanden heraus, dass dieses System Gehirnerkrankungen in fünf Hauptgruppen einteilen kann, basierend darauf, wo krankheitsanfällige Gene im Gehirn aktiv sind und in welchen Zelltypen. Neben der Bestätigung bekannter Zusammenhänge zwischen Krankheiten konnte die Analyse von Krankheitstranskriptomen bisher unbekannte Zusammenhänge zwischen Krankheiten aufdecken.
So wurden beispielsweise Störungen der Sprachentwicklung, Zwangsstörungen und Temporallappenepilepsie in Cluster 3 eingeordnet, was bedeutet, dass trotz ihrer sehr unterschiedlichen Symptome die entsprechenden Gene in denselben Hirnregionen und in denselben Zelltypen aktiv sind.
Hirnerkrankungen, die als neurodegenerativ, bewegungsbedingt und psychiatrisch klassifiziert werden, sind am schwierigsten zu diagnostizieren, da sich die Symptome überschneiden und sich im Laufe der Zeit ändern. Somit ist Transkriptomics ein zusätzliches Werkzeug, das für genauere Frühdiagnosen verwendet werden kann.
Zigami fügt hinzu: „Die Analyse von Transkriptionsmustern von Risikogenen für menschliche Gehirnerkrankungen zeigt unterschiedliche Expressionssignaturen in der gesamten Gehirnanatomie. Sie kann verwendet werden, um Krankheiten zu vergleichen und zu gruppieren, und liefert Assoziationen, die sich oft von der traditionellen phänotypischen Klassifizierung unterscheiden.“
Über diese Genetik- und Neurowissenschaftsnachrichten
Autor: Claire Turner
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Kommunikation: Claire Turner-Plus
Bild: Bildnachweis: Zeighami Y, et al., 2023, PLOS Biology, CC-BY 4.0
Ursprüngliche Suche: offener Zugang.
„Vergleich anatomischer und zellulärer Transkriptomstrukturen über 40 Pathologien des menschlichen Gehirns hinwegVon Yashar Zigami et al. Biologie PLUS
eine Zusammenfassung
Vergleich anatomischer und zellulärer Transkriptionsstrukturen über 40 Pathologien des menschlichen Gehirns hinweg
Gene, die mit dem Risiko für Hirnerkrankungen assoziiert sind, zeigen unterschiedliche Expressionsmuster, die anatomische und zelltypspezifische Beziehungen widerspiegeln.
Hirnweite Transkriptionsmuster von krankheitsanfälligen Genen liefern eine molekulare Signatur, die auf differenzieller Co-Expression basiert und oft einzigartig für diese Krankheit ist. Gehirnerkrankungen können basierend auf der Ähnlichkeit ihrer Signaturen, die häufig Krankheiten verschiedener Phänotypkategorien zuordnen, verglichen und gruppiert werden.
Eine Analyse von 40 häufigen menschlichen Gehirnerkrankungen identifiziert 5 Haupttranskriptionsmuster, die Tumormissbrauch, Neurodegeneration, psychiatrische Erkrankungen und Drogenmissbrauch sowie zwei gemischte Gruppen von Krankheiten darstellen, die die Basalganglien und den Hypothalamus betreffen.
Darüber hinaus zeigen Einzelkerndaten im mittleren temporalen Gyrus (MTG) für Erkrankungen mit angereicherter Expression im Neokortex einen Zelltyp-Expressionsgradienten, der neurodegenerative, psychiatrische und Drogenmissbrauchserkrankungen trennt, mit einer einzigartigen exzitatorischen Zelltyp-Expression, die psychische Erkrankungen unterscheidet .
Durch die Kartierung homologer Zelltypen zwischen Maus und Mensch fand er heraus, dass die meisten krankheitsanfälligen Gene in gemeinsamen Zelltypen wirken, mit artspezifischer Expression in diesen Spezies, während eine ähnliche phänotypische Klassifizierung innerhalb der Spezies beibehalten wird.
Diese Ergebnisse beschreiben histostrukturelle und zelluläre Beziehungen von krankheitsanfälligen Genen im erwachsenen Gehirn und bieten eine molekularbasierte Strategie zur Klassifizierung und zum Vergleich von Krankheiten, die zur Identifizierung neuer Krankheitsbeziehungen führen kann.
