Forskare hittar celltyper bakom schizofreni
Biologin av schizofreni är svår att studera, eftersom hundratals gener är inblandade i sjukdomen. Men nu har forskare identifierat de få celltyper som ligger bakom sjukdomen.
Det internationella teamet - ledt av forskare från Karolinska Institutet i Sverige och University of North Carolina i Chapel Hill - säger att arbetet bör göra det lättare att designa experiment som leder till nya, förbättrade behandlingar.
En redogörelse för samarbetet finns i en vetenskaplig uppsats som nyligen publicerades i tidskriften Naturgenetik.
”Med resultaten från den här studien”, säger författare Jens Hjerling-Leffler, biträdande professor och forskargruppsledare vid Institutionen för medicinsk biokemi och biofysik vid Karolinska Institutet, “ger vi det vetenskapliga samfundet en chans att fokusera deras ansträngningar där det kommer att ge maximal effekt. ”
Schizofreni är en allvarlig och inaktiverande långvarig psykisk sjukdom som drabbar mer än 21 miljoner individer världen över.
Sjukdomen försämrar beteende och mänskliga attribut som många opåverkade människor kan ta för givet, såsom uppfattning, tänkande, språk, känslor och att ha en "känsla av själv".
Vanliga symtom är: hallucinationer där röster hörs och "saker ses" som andra säger inte finns; och vanföreställningar, eller hålla fast vid föreställningar som är falska.
Medicinsk behandling och psykologiskt stöd kan vara effektivt, men även med den här hjälpen kan det vara mycket svårt att få kvalifikationer, hålla ner ett jobb och leva ett produktivt liv genom att hantera sin väg i världen med en sådan funktionshinder.
Nya verktyg som "transformerar" biologisk forskning
Schizofreniens orsaker visar sig svåra att fastställa. Forskare tror att flera faktorer kan vara inblandade, inklusive interaktioner mellan gener och miljö, såsom problem under födseln och exponering för virus.
Betydande framsteg har gjorts med att identifiera de genetiska faktorerna om vi tar hänsyn till de hundratals gener som studier nu har kopplat till schizofreni.
Eftersom varje gen utövar en liten effekt gör det dock mycket svårt att bestämma vilka man ska fokusera på i forskningsexperiment och behandlingsutveckling.
Fokus för denna nyligen genomförda studie är hur celltyper - som kan karakteriseras av genkartor - relaterar till sjukdom. Sådana utredningslinjer är nu möjliga tack vare ett nytt verktyg som kallas "transkriptomik med en cell."
Encells transkriptomik "förändrar vår förståelse för biologi" genom att låta forskare kvantifiera nivåer av genuttryck i enstaka celler.
Genuttryck kartor
För den nya studien skapade forskarna genuttryckskartor för varje celltyp i hjärnan och jämförde dem med den detaljerade listan över hundratals schizofrenirelaterade gener.
Detta hjälpte dem att identifiera de specifika celltyper som sannolikt bidrar mest till störningen, liksom de som sannolikt bidrar minst.
"Vi fann," notera författarna, "att de vanliga variantgenomresultaten konsekvent mappades till pyramidceller, medelstarka nervceller (MSN) och vissa interneuroner, men mycket mindre konsekvent till embryonala, stamceller eller gliaceller."
De fann också att de bidragande celltyperna är kopplade till vissa strukturer och delar av hjärnan och kan utöva ”distinkta” effekter.
"Den genetiska risken som är förknippad med MSN", fortsätter författarna och säger, "överlappade inte den hos glutamatergiska pyramidceller och internuroner, vilket tyder på att olika celltyper har biologiskt distinkta roller i schizofreni."
Teamet föreslår att resultaten kan fungera som en "färdplan" för att undersöka nya behandlingar.
”Separata läkemedel för varje celltyp?”
"En fråga nu", förklarar författare Patrick Sullivan - som innehar professur vid både Institutionen för medicinsk epidemiologi och biostatistik vid Karolinska Institutet och Institutionen för genetik och psykiatri vid University of North Carolina - "är om dessa hjärnceller typer är relaterade till de kliniska egenskaperna hos schizofreni. ”
Sådana frågor hjälper till exempel till att ta reda på om behandlingssvaret är sämre om en celltyp är särskilt dysfunktionell. Dessutom kan dysfunktion i en annan typ av cell leda till långvariga biverkningar som kognitiva problem.
"Detta skulle ha viktiga konsekvenser för utvecklingen av nya behandlingar, eftersom separata läkemedel kan krävas för varje celltyp som berörs", förklarar professor Sullivan.
Teamet tror att tack vare de nya verktygen som encells transkriptomik kan vi förvänta oss att få genombrott i vår förståelse för biologin i andra komplexa tillstånd, såsom depression, autism och ätstörningar.
"Detta markerar en övergång i hur vi kan använda stora genetiska studier för att förstå sjukdomsbiologin."
Prof. Jens Hjerling-Leffler
