AI 破解精神分裂症基因谜题:766 个相关基因连成网

精神分裂症一直是现代遗传学最棘手的难题之一。与由单一突变致病的遗传病不同,这种精神障碍被认为源自数百个基因变异的共同作用,每个变异只对不同的脑功能产生微小影响——有的干扰神经发育,有的改变神经元之间的通信,有的重塑脑连接的排布。理解这套复杂的遗传结构,关键不在于找到某个「罪魁祸首」,而在于弄清这些基因如何彼此协作、是否构成了一张能够放大患病风险的生物网络。

一项发表于《自然·遗传学》(Nature Genetics)的新研究,给出了迄今最细致的一张图景。研究团队识别出与精神分裂症相关的 766 个基因,其中有 641 个从未出现在以往的转录组分析之中。更值得注意的是,许多新基因是借助长程遗传调控信号才被锁定,这进一步支撑了一个判断:参与该疾病的基因并非孤立运作,而是像一张互联网络那样协同放大风险。

从「几盏亮灯」到整片社区

研究人员把这次发现比作「点亮了整个社区」。过去,科学家只能观察到少数几栋亮着灯的房子,对疾病的遗传地图所知有限;如今,他们能辨认出更大范围的建筑轮廓。变异不再被视为各自为政,而是彼此协调、共同推高患病概率。地基的一部分既已显现,科学家便可以更精准地追踪疾病的运行规律,以及潜在的治疗切入点。

这一结论的说服力来自海量数据。研究分析了超过 10.2 万人的基因数据,以及取自六个脑区、来自数百名捐赠者的脑组织样本。参与机构涵盖巴尔的摩的利伯大脑发育研究所(Lieber Institute for Brain Development)、意大利巴里大学(University of Bari),以及分布在多个国家的数十家精神医学中心。

641 个新面孔意味着什么

此前,转录组分析主要观察基因「是否在被表达」,却难以捕捉跨越遥远基因组区域的调控关系。新研究借助人工智能驱动的计算模型,重建了数千个基因在人脑中的协同活动,才把那 641 个「隐身」基因打捞出来。它们中的相当一部分,正是通过长程调控信号显示出关联——这类信号往往横跨基因组的广大区间,正是传统方法容易遗漏的盲区。

世界卫生组织估计,全球约有 2300 万人受到精神分裂症影响,大致相当于每 345 人中就有 1 人。尽管医学界早就确认遗传因素举足轻重,却始终不清楚众多生物因子究竟如何交织。家族史会提高风险,却并不决定命运:有些密切接触者终身未发病,也有人在毫无家族病史的情况下被确诊。

距离治疗方法还有多远

该疾病会改变人对现实的感知,典型表现包括幻觉、妄想,并可能伴随社会退缩、动机缺乏、注意力与记忆障碍、思维紊乱。对许多研究者而言,症状的这种多样性,恰恰折射出底层生物机制的复杂——似乎并不存在某一个「负责」的基因,而是一张相互作用的庞大网络。

正因为风险来自网络而非单点,针对单一靶点的药物往往收效有限。新研究把这张网络勾勒得更完整,意味着未来的干预或许可以从「调节网络的某个枢纽」入手,而不必执着于某个孤立基因。不过研究者也强调,从基因图谱到具体疗法仍有漫长距离,本次成果的价值更多在于为后续机制研究和药物筛选提供一张更可靠的「地图」。

这项研究的原文由 WIRED en Español 首发,英文版经翻译后转载。

来源:WIRED(原文由 WIRED en Español 发布,英文版转载)