研究人員使用下丘腦模型推斷與睡眠 青春期等相關(guān)的基因

費城，2021 年 11 月 19 日——費城兒童醫(yī)院 (CHOP)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項研究表明，下丘腦是一個眾所周知的難以研究的大腦區(qū)域，涉及與多種身體功能相關(guān)的幾個基因。這些發(fā)現(xiàn)可以幫助臨床醫(yī)生確定由下丘腦調(diào)節(jié)的許多重要特征(例如睡眠、壓力和生殖)功能障礙的潛在原因。

研究結(jié)果今天發(fā)表在《自然通訊》雜志上。

下丘腦通過影響各種重要功能(包括食欲和口渴、青春期和生殖時間、睡眠周期和體溫)來幫助維持健康和穩(wěn)定的新陳代謝。然而，下丘腦位于大腦的中心，因此很難研究與這些特征相關(guān)的基因調(diào)控。

為了克服這一障礙，研究人員使用胚胎干細(xì)胞 (ESC) 模型來研究下丘腦發(fā)育過程中的基因表達(dá)。該模型使他們能夠首先在下丘腦祖細(xì)胞(在它們完全發(fā)育為下丘腦之前的細(xì)胞)中研究遺傳結(jié)構(gòu)，然后在弓狀核樣下丘腦神經(jīng)元中進(jìn)行研究。下丘腦包含幾種不同的神經(jīng)元亞型，研究人員整合了各種全基因組關(guān)聯(lián)研究 (GWAS) 的結(jié)果，以暗示驅(qū)動由下丘腦調(diào)節(jié)的特定特征的基因。

“通過研究這些細(xì)胞模型的三維基因組結(jié)構(gòu)，我們可以看到下丘腦在不同發(fā)育階段如何形成的動態(tài)過程，”該研究的資深作者、空間與科學(xué)中心主任Struan FA Grant 博士說。功能基因組學(xué)和 Daniel B. Burke 授予 CHOP 糖尿病研究主席。“我們在這項研究中獲得的信息為我們提供了有關(guān)與下丘腦功能相關(guān)的疾病的更具體信息。”

格蘭特和他的合作者評估了與青春期、體重指數(shù)、身高、雙相情感障礙、睡眠和重度抑郁癥等相關(guān)的變異。他們確定了與這些特征相關(guān)的已知基因和新基因。例如，他們的數(shù)據(jù)證實了基因的BDNF在影響體重指數(shù)和肥胖風(fēng)險中的作用。研究中確定的另一個感興趣的基因是PER2，它與睡眠調(diào)節(jié)有關(guān)。

從這項研究中確定的所有數(shù)據(jù)都將公開。許多研究的疾病可能是由其他因素引起的，因此這些發(fā)現(xiàn)將幫助研究人員區(qū)分哪些基因在該組織中發(fā)揮更重要的作用，進(jìn)而為臨床實踐提供信息。例如，體重指數(shù)可能會受到基因變異的影響，這些變異在下丘腦或脂肪組織細(xì)胞中發(fā)揮作用，因此能夠區(qū)分基因和后續(xù)組織或激素運作的背景可以導(dǎo)致更個性化的治療選擇。

“我們從這項研究中獲得的數(shù)據(jù)集允許其他研究人員在對患者進(jìn)行基因檢查時確定哪些疾病或狀況是相關(guān)的，”格蘭特說。“隨著有關(guān)下丘腦的更多信息被了解，可以針對該數(shù)據(jù)集查詢這些信息，并有可能確定多種疾病的治療靶點。”

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