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# Gesundheitswissenschaften # Psychiatrie und klinische Psychologie

Genetische Einblicke in bipolare Störung und Schizophrenie

Neue Forschungen heben genetische Faktoren bei bipolarer Störung und Schizophrenie hervor, besonders bei Afroamerikanern.

Runjia Li, Sarah A. Gagliano Taliun, Kevin Liao, Matthew Flickinger, Janet L. Sobell, Giulio Genovese, Adam E. Locke, Rebeca Rothwell Chiu, Jonathon LeFaive, Taylor Martins, Sinéad Chapman, Anna Neumann, Robert E. Handsaker, Donna K. Arnett, Kathleen C. Barnes, Eric Boerwinkle, David Braff, Brian E. Cade, Myriam Fornage, Richard A. Gibbs, Karin F. Hoth, Lifang Hou, Charles Kooperberg, Ruth J.F. Loos, Ginger A. Metcalf, Courtney G. Montgomery, Alanna C. Morrison, Zhaohui S. Qin, Susan Redline, Alexander P. Reiner, Stephen S. Rich, Jerome I. Rotter, Kent D. Taylor, Karine A. Viaud-Martinez, Tim B. Bigdeli, Stacey Gabriel, Sebastian Zollner, Albert V. Smith, Goncalo Abecasis, Steve McCarroll, Michele T. Pato, Carlos N. Pato, Michael Boehnke, James Knowles, Hyun Min Kang, Roel A. Ophoff, Jason Ernst, Laura J. Scott

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Inhaltsverzeichnis

Bipolare Störung (BD) und Schizophrenie (SZ) sind zwei ernsthafte psychische Erkrankungen, die viele Menschen weltweit betreffen. Sie können die Lebensqualität einer Person stark beeinträchtigen und es schwer machen, im Alltag klarzukommen. Die Symptome können sehr unterschiedlich sein, aber häufige sind Stimmungsschwankungen und Episoden von Psychose. Psychose kann bedeuten, Dinge zu sehen oder zu hören, die nicht da sind. Viele Leute mit diesen Erkrankungen fühlen sich auch traurig oder haben Schwierigkeiten, klar zu denken.

Sowohl BD als auch SZ bringen erhebliche Risiken mit sich. Menschen mit diesen Störungen haben oft ein höheres Suizidrisiko und ein grösseres Risiko, aus anderen Gründen zu sterben. Forscher glauben, dass die Genetik eine grosse Rolle bei diesen Krankheiten spielt. Studien legen nahe, dass die Familiengeschichte die Wahrscheinlichkeit, eine der beiden Störungen zu entwickeln, beeinflussen kann, mit Erblichkeitswerten von 60 % bis 85 % für bipolare Störung und 60 % bis 80 % für Schizophrenie.

Genetische Verbindungen zwischen Bipolarer Störung und Schizophrenie

Interessanterweise gibt es eine Menge Überschneidungen im genetischen Aufbau von BD und SZ. Einige Forschungen zeigen, dass die genetischen Ähnlichkeiten bis zu 0,68 erreichen können, wenn man sich geläufige Genetische Varianten anschaut. Das Verstehen der genetischen Faktoren, die mit diesen Störungen verbunden sind, ist wichtig, um bessere Behandlungen zu finden und Einsichten in die Ursachen zu gewinnen.

Viele verschiedene Bereiche in unserer DNA wurden mit BD und SZ in Verbindung gebracht. Grosse Studien haben zahlreiche genetische Orte identifiziert, die scheinbar mit diesen Störungen assoziiert sind. Zum Beispiel fand eine Studie, die sich auf Menschen europäischer und ostasiatischer Abstammung konzentrierte, eine riesige Anzahl von einzigartigen genetischen Orten, die mit Schizophrenie verbunden waren. Eine andere Studie zur bipolaren Störung fand spezifische genetische Regionen, die mit Neuronen und Synapsen in Verbindung stehen, die entscheidend für die Gehirnfunktion sind.

Whole Exome Sequencing: Ein neuer Ansatz

Whole Exome Sequencing (WES) ist eine Technik, die sich alle Teile der DNA anschaut, die für Gene kodieren. Sie hilft Forschern, Variationen zu finden, die zu Krankheiten beitragen können. Eine wichtige Studie, bekannt als SCHEMA, untersuchte eine breite Palette von Individuen und fand heraus, dass einige sehr seltene genetische Varianten in Schizophrenie-Patienten häufiger vorkamen. Das bedeutet, dass diese seltenen genetischen Unterschiede möglicherweise das Risiko erhöhen können, die Störung zu entwickeln.

Andererseits fand eine Studie zur bipolaren Störung heraus, dass Menschen mit BD eine Fülle spezifischer seltener genetischer Veränderungen im Vergleich zu denen ohne die Störung hatten. Wenn man die Ergebnisse beider Studien kombiniert, tauchte ein Gen namens AKAP11 als potenzieller Risikofaktor auf, was darauf hinweist, dass diese seltenen genetischen Veränderungen eine bedeutende Rolle sowohl in BD als auch in SZ spielen.

Verständnis nicht-kodierender Varianten

Obwohl viel über kodierende Varianten bekannt ist, also Veränderungen in der DNA, die beeinflussen, wie Proteine hergestellt werden, gibt es noch viel über nicht-kodierende Varianten zu lernen. Das sind Teile der DNA, die nicht für Proteine kodieren, aber trotzdem beeinflussen können, wie Gene funktionieren. Whole Genome Sequencing (WGS) kann Forschern helfen, diese Varianten zu finden. Allerdings waren Studien zu nicht-kodierenden Varianten in BD und SZ in der Grösse begrenzt.

Die meisten Studien haben sich auf kleine Gruppen von Menschen konzentriert, was nicht ausreicht, um allgemeine Schlussfolgerungen zu ziehen. Zum Beispiel untersuchte eine Studie in Schweden eine Gruppe mit Schizophrenie und analysierte strukturelle Veränderungen in der DNA, fand aber keine signifikanten Unterschiede in nicht-kodierenden genetischen Veränderungen.

Bedarf an vielfältiger Vertretung

Die meisten genetischen Studien zu psychischen Störungen haben sich hauptsächlich auf Menschen europäischer Abstammung konzentriert. Dieser Mangel an Vielfalt ist ein Problem, da er Entdeckungen über genetische Variationen in verschiedenen Hintergründen einschränken kann. Obwohl Fortschritte gemacht wurden, um mehr unterschiedliche Abstammungen einzubeziehen, gibt es noch einen langen Weg vor uns. Zum Beispiel könnte die Verwendung eines genetischen Risikoscores basierend auf europäischer Abstammung das Risiko bei Menschen aus anderen Hintergründen nicht genau vorhersagen. Es werden Anstrengungen unternommen, um Individuen aus verschiedenen genetischen Abstammungen einzubeziehen, um dieses Problem anzugehen.

Untersuchung der psychischen Gesundheit in diversen Populationen

Eine aktuelle Studie untersuchte die Rolle bestimmter genetischer Faktoren bei bipolarer Störung und Schizophrenie bei Afroamerikanern. Die Studie umfasste Tausende von Teilnehmern, mit einer Mischung aus Fällen und Kontrollen. Die Forscher fanden einige hinweisende Beweise für genetische Verbindungen auf bestimmten Chromosomen. Zum Beispiel bemerkten sie potenzielle Assoziationen auf Chromosom 18.

Das Forschungsteam verwendete eine Methode, um zu überprüfen, wie die genetischen Daten in verschiedenen Proben verglichen wurden. Sie fanden auch signifikante Beweise für genetische Unterschiede in zuvor untersuchten Bereichen, die mit der bipolaren Störung in Verbindung stehen.

Studiendesign und Methoden

Das Studiendesign umfasste eine grosse Anzahl afroamerikanischer Teilnehmer, von denen einige mit BD oder SZ diagnostiziert wurden, während andere keine dieser Störungen hatten. Die Forschung konzentrierte sich darauf, DNA-Proben zu sammeln und genetische Varianten zu analysieren. Die Studie beinhaltete auch externe Kontrollgruppen aus einem anderen grossen Projekt, das darauf abzielte, verschiedene Gesundheitsprobleme zu verstehen.

Die Teilnehmer wurden sorgfältig basierend auf ihrer selbstberichteten Abstammung ausgewählt. Die Forscher bestimmten, wie viel afrikanische genetische Abstammung die Teilnehmer hatten und stellten sicher, dass die Fälle keine persönliche Vorgeschichte anderer psychischer Erkrankungen hatten. Das war wichtig, um die Integrität der Forschung sicherzustellen.

Sequenzierung und Qualitätskontrolle

Um mit ihrer Analyse zu beginnen, unterzogen sich die Teilnehmer einer Whole-Genome-Sequenzierung. Dieser Prozess betrachtet das gesamte genetische Material in der DNA einer Person. Die Forscher stellten sicher, dass DNA-Proben so bearbeitet wurden, dass Fehler minimiert wurden. Sie führten verschiedene Qualitätsprüfungen durch, um sicherzustellen, dass die Daten, die sie verwendeten, zuverlässig waren.

Da DNA-Proben aus verschiedenen Quellen stammten, war es wichtig, Unterschiede in der Sequenzierung zu berücksichtigen. Dazu gehörte die Überprüfung auf Kontamination und die Sicherstellung, dass die Proben genau repräsentiert waren.

Analyse genetischer Daten

Sobald die Sequenzierung abgeschlossen war, arbeitete das Team daran, genetische Varianten zu identifizieren, wobei speziell nach Einzel-Nukleotid-Varianten (SNVs) und kleinen Insertionen oder Deletionen (Indels) gesucht wurde. Dies erforderte anspruchsvolle Software, die die Daten analysieren konnte, um potenzielle Assoziationen zwischen genetischen Varianten und den untersuchten Störungen zu finden.

Die Forscher führten verschiedene Tests durch, um festzustellen, ob signifikante Unterschiede in genetischen Varianten zwischen den Gruppen bestanden. Sie berücksichtigten viele Faktoren wie genetische Abstammung und andere demographische Informationen, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse so genau wie möglich waren.

Ergebnisse und Befunde

Die Ergebnisse zeigten einige interessante Muster. Die Forscher fanden bestimmte genetische Varianten, die mit bipolaren Störungen assoziiert zu sein schienen. Sie beobachteten auch, dass Individuen mit BD eine andere genetische Belastung im Vergleich zu denen ohne die Störung hatten.

Obwohl die Studie einige vielversprechende Erkenntnisse lieferte, waren die insgesamt genetischen Assoziationen nicht stark genug, um definitive Aussagen zu treffen. Die Forscher hoben die Notwendigkeit weiterer Studien hervor, insbesondere mit grösseren Stichprobengrössen, um diese Ergebnisse zu bestätigen.

Herausforderungen in der genetischen Forschung

Die Erforschung genetischer Verbindungen bei psychischen Störungen bringt einige Herausforderungen mit sich. Zum einen können die Stichprobengrössen begrenzt sein, insbesondere in unterrepräsentierten Populationen. Zudem macht die komplexe Natur dieser Störungen es schwierig, genaue genetische Ursachen zu identifizieren.

Die Forscher stehen auch vor der Herausforderung, sicherzustellen, dass ihre Methoden robust genug sind, um potenzielle Varianten zu erkennen. Dies kann aufwendige Techniken und umfassende Datenanalysen erfordern. Auch die Berücksichtigung verschiedener Faktoren, wie Sequenzierungsunterschiede, fügt eine weitere Komplexitätsebene hinzu.

Bedeutung gentests

Genetische Tests bieten eine Möglichkeit, genetische Daten auf breiterer Ebene zu analysieren. Anstatt sich auf einzelne Varianten zu konzentrieren, untersuchen diese Tests Gruppen von Genen, um zu sehen, ob es ein Muster gibt, das auf eine Assoziation mit einer Erkrankung hinweist. In dieser Studie suchten die Forscher nach Mustern in spezifischen Genen, die mit SZ und BD bekannt sind.

Trotz der Herausforderungen zeigten die genetischen Tests Potenzial zur Identifizierung von Verbindungen zwischen genetischen Varianten und psychischen Erkrankungen. Allerdings wurden in dieser speziellen Forschung keine signifikanten Assoziationen gefunden.

Einblicke in Chromatin und Erhaltungszustände

Die Forscher schauten sich genauer an, wie bestimmte genetische Varianten in verschiedenen Chromatin- und Erhaltungszuständen funktionieren könnten. Diese Konzepte beziehen sich darauf, wie die DNA strukturiert ist und wie gut sie über Generationen hinweg erhalten bleibt.

Die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass es keine signifikanten Anreicherungen seltener genetischer Varianten in spezifischen Chromatinzuständen zwischen Fällen und Kontrollen gab. Das deutet darauf hin, dass, obwohl es Variationen geben könnte, sie möglicherweise keine bedeutende Rolle bei der Beeinflussung der Störungen spielen.

Einschränkungen ansprechen

Die Forscher erkennen an, dass es in ihrer Studie Einschränkungen gab. Zum Beispiel stellten sie fest, dass die Stichprobengrössen für einige Tests im Vergleich zu grösseren Studien anderswo relativ klein waren. Auch weil die externen Kontrollen nicht auf psychiatrische Störungen untersucht wurden, könnten in der Kontrollgruppe möglicherweise Personen mit BD oder SZ gewesen sein, was die Ergebnisse beeinflussen könnte.

Um die Genauigkeit sicherzustellen, betonten die Forscher die Notwendigkeit grösserer Studien, die helfen können, ihre Ergebnisse zu validieren. Sie hoben auch hervor, wie wichtig es ist, die Methoden zur Analyse genetischer Daten weiter zu verfeinern, insbesondere wenn neue Techniken auftauchen.

Zukünftige Richtungen in der Forschung

Die Forschung bietet eine Grundlage für das Verständnis der genetischen Komplexität von bipolarer Störung und Schizophrenie, insbesondere in afroamerikanischen Populationen. Während sich das Feld weiterentwickelt, besteht ein wachsender Bedarf an vielfältiger Vertretung in genetischen Studien.

Durch die Einbeziehung verschiedener Abstammungen können Forscher Einblicke gewinnen, die in früheren Studien möglicherweise übersehen wurden. Dies kann zu einem tieferen Verständnis führen, wie genetische Faktoren psychische Erkrankungen beeinflussen und letztendlich zu besseren Behandlungen beitragen.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Reise zum Verständnis von bipolarer Störung und Schizophrenie durch genetische Forschung weiterhin im Gange ist. Die Ergebnisse aus aktuellen Studien werfen Licht auf die potenziellen Assoziationen zwischen genetischen Varianten und diesen Störungen, insbesondere in unterrepräsentierten Populationen.

Obwohl noch viele Fragen offen sind, hilft jeder Schritt in dieser Forschung, die Komplexität psychischer Erkrankungen zu entschlüsseln. Während die Forscher weiterhin die genetische Landschaft erkunden, können wir auf effektivere Behandlungen und bessere Ergebnisse für die Betroffenen hoffen.

Und wer weiss? Vielleicht wird das Verständnis unserer Gene eines Tages einfacher als die neuesten Netflix-Serie-Plotwenden zu entschlüsseln. Aber bis dahin geht die Arbeit weiter.

Originalquelle

Titel: Whole genome sequence-based association analysis of African American individuals with bipolar disorder and schizophrenia

Zusammenfassung: In studies of individuals of primarily European genetic ancestry, common and low-frequency variants and rare coding variants have been found to be associated with the risk of bipolar disorder (BD) and schizophrenia (SZ). However, less is known for individuals of other genetic ancestries or the role of rare non-coding variants in BD and SZ risk. We performed whole genome sequencing of African American individuals: 1,598 with BD, 3,295 with SZ, and 2,651 unaffected controls (InPSYght study). We increased power by incorporating 14,812 jointly called psychiatrically unscreened ancestry-matched controls from the Trans-Omics for Precision Medicine (TOPMed) Program for a total of 17,463 controls. To identify variants and sets of variants associated with BD and/or SZ, we performed single-variant tests, gene-based tests for singleton protein truncating variants, and rare and low-frequency variant annotation-based tests with conservation and universal chromatin states and sliding windows. We found suggestive evidence of BD association with single-variants on chromosome 18 and of lower BD risk associated with rare and low-frequency variants on chromosome 11 in a region with multiple BD GWAS loci, using a sliding window approach. We also found that chromatin and conservation state tests can be used to detect differential calling of variants in controls sequenced at different centers and to assess the effectiveness of sequencing metric covariate adjustments. Our findings reinforce the need for continued whole genome sequencing in additional samples of African American individuals and more comprehensive functional annotation of non-coding variants.

Autoren: Runjia Li, Sarah A. Gagliano Taliun, Kevin Liao, Matthew Flickinger, Janet L. Sobell, Giulio Genovese, Adam E. Locke, Rebeca Rothwell Chiu, Jonathon LeFaive, Taylor Martins, Sinéad Chapman, Anna Neumann, Robert E. Handsaker, Donna K. Arnett, Kathleen C. Barnes, Eric Boerwinkle, David Braff, Brian E. Cade, Myriam Fornage, Richard A. Gibbs, Karin F. Hoth, Lifang Hou, Charles Kooperberg, Ruth J.F. Loos, Ginger A. Metcalf, Courtney G. Montgomery, Alanna C. Morrison, Zhaohui S. Qin, Susan Redline, Alexander P. Reiner, Stephen S. Rich, Jerome I. Rotter, Kent D. Taylor, Karine A. Viaud-Martinez, Tim B. Bigdeli, Stacey Gabriel, Sebastian Zollner, Albert V. Smith, Goncalo Abecasis, Steve McCarroll, Michele T. Pato, Carlos N. Pato, Michael Boehnke, James Knowles, Hyun Min Kang, Roel A. Ophoff, Jason Ernst, Laura J. Scott

Letzte Aktualisierung: 2024-12-29 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.12.27.24319111

Quell-PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.12.27.24319111.full.pdf

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

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