Simple Science

最先端の科学をわかりやすく解説

# 健康科学# 遺伝学・ゲノム医学

遺伝的変異と神経発達障害

研究が遺伝子の変化を子供のメンタルヘルスや認知スキルに関連付けてるよ。

― 1 分で読む


遺伝子が子どものメンタルヘ遺伝子が子どものメンタルヘルスに影響を与えるが関係していることを示している。研究が若者の認知や行動の結果に遺伝的変異
目次

神経発達障害は脳の発達に影響を与えて、メンタルヘルスや学習に課題をもたらすんだ。これらの障害は発達の遅れを引き起こしたり、さまざまな思考や行動の問題に関連してたりする。一番知られてる例としては、自閉症スペクトラム障害や注意欠陥多動性障害(ADHD)があるよ。

これらの障害には遺伝的な要因も含まれてて、研究によれば、単一ヌクレオチド多型(SNPs)と呼ばれる共通の遺伝的変化がこれらの状態に強く関連してるんだ。でも、これらの変化だけでは障害についてすべてを説明することはできないよ。他にも、コピー数変異(CNVs)みたいな遺伝的な違いがあって、これらは重複したり削除されたりするDNAの大きな部分を含んでるんだ。このCNVsの理解が、神経発達障害の発生を明らかにするのにますます重要になってきてるよ。

遺伝的変異とその影響

ほとんどのCNVsは問題を引き起こさないけど、中には深刻なメンタルヘルスの問題を引き起こすものもある。例えば、ある遺伝的欠失を持つ人のうち1人が統合失調症を発症するリスクがあると報告されてる。多くの研究は、これらの遺伝的変化がさまざまな障害のリスクを高める方法を調べてきたけど、特定の診断カテゴリーに焦点を当てることが多かったんだ。メンタルヘルスのチャレンジはスペクトルで存在するっていう認識が高まってて、行動は個人によって大きく異なることがあるよ。

CNVリスクスコアの重要性

研究者たちは、CNVsからのリスクを測定する方法を開発したんだ。それがCNVリスクスコアというもので、遺伝的変化によって問題が起こる可能性を推定するのに役立つんだ。最近の発見によれば、高いCNVリスクスコアが若者の思考能力やメンタルヘルスの問題がより深刻になることに関連しているみたい。

ABCD研究

このアイデアをさらに探求するために、研究者たちは思春期脳認知発達(ABCD)研究のデータを使ったよ。この研究は、9歳から10歳の大きな子供のグループを含んでるんだ。対象となる子供はメンタルヘルスの問題で特に選ばれたわけじゃないんだ。

研究者たちは遺伝的データを分析するためにいくつかのステップを踏んだ。最初に、各子供のCNVsを特定して、メンタルヘルスや思考能力に関連した特定のCNV領域を探したよ。さらに、これらのCNVsが認知能力の低下や精神病的な症状をもたらすかどうかも調べた。最後に、CNVリスクスコアがメンタルヘルスや認知機能の異なる領域にどう関連するかを探求したんだ。

サンプルと遺伝子解析

研究者たちはABCD研究から遺伝的データを集めて、確立された方法を使って処理したよ。特定の遺伝プロファイルに問題がある個人を除外して、データの質を確保するためにいくつかのチェックを行ったんだ。

CNVsを見つけるために、遺伝データを異なる方法で分析する2つのアルゴリズムを使ったんだ。双方の結果を組み合わせた後、データをフィルタリングして正確性を確保したよ。最終的には、8,500人以上の子供に焦点を当てたんだ。

メンタルヘルスや思考能力の評価

ABCD研究には、メンタルヘルスと認知能力の両方を徹底的に評価する部分があるよ。親たちが子供の行動について質問に答えて、研究者たちは「精神病的負担」の全体スコアを計算できたんだ。このスコアはさまざまな行動の懸念を反映してる。

思考能力は、問題解決、注意、記憶、言語能力など複数の分野を評価するための標準的な評価法であるNIH Toolbox Neurocognitive Batteryを使って測定されたよ。

遺伝子の関連性の分析

研究者たちは特定のCNVsとメンタルヘルスや認知指標との関連を調べるために統計的手法を使ったんだ。結果の重要性に注意を払いながら、複数のテストを考慮に入れて修正をかけたよ。

彼らは、全体的なメンタルヘルスの懸念や特定の認知機能に関連する特定のゲノム領域を特定したんだ。全体的な精神病理に関連するCNVに対して重要な関連性を見つけたり、認知能力とのいくつかの関連性を確認したりしたよ。

CNVの風景に関する発見

遺伝データを分析した後、研究者たちは調査対象となった子供たちの中で約6,000のCNVsを見つけたんだ。その中で、ほとんどが削除ではなく重複だった。このパターンは、サンプルグループにさまざまな遺伝的変化が存在することを示しているよ。

研究者たちはCNVsに関する詳細な統計情報を提供して、平均サイズや影響を受けた遺伝子の数を含めて視覚化したよ。

メンタルヘルスや認知スキルとの重要な関連性

この研究では、さまざまなメンタルヘルスや認知指標に関連する特定のCNVsを特定したよ。例えば、全体的な精神病理に関連するCNVには以前から精神疾患に関連していた遺伝子が含まれてた。また、認知能力に関連する3つのCNVも見つかって、NIH Toolboxでテストされたさまざまなスキルを反映してるんだ。

さらに、特定のCNVsが注意の問題や一般的な認知機能に特に関連していることがわかったよ。これは、これらの特性の背後にある遺伝的な構造が複雑に相互作用したり重なったりしている可能性を示唆してる。

既知の病原性CNVの調査

研究者たちは自分たちの発見を補完するために、神経発達障害に関連するいくつかの既知のCNVsも確認したんだ。これらのCNVsを持つ個体は、社会的行動において高いスコアを示し、認知テストのパフォーマンスが低くなる傾向があることがわかったよ。

この研究の一部は、特定の遺伝的リスクが行動的および認知的結果にどのように現れるかを強調してるんだ。これは、特定の遺伝変化が脆弱性を高める可能性があるという考えを強化してる、特に社会的な場面でね。

CNVリスクスコアとその影響

研究者たちは、異なる遺伝的要因に基づいてCNVリスクスコアを算出したんだ。これらのスコアが子供たちのメンタルヘルスや認知指標とどう関連しているかを探ったよ。削除リスクを反映したスコアは、全体的な精神病理やさまざまな分野における認知パフォーマンスに特に重要な関係があったんだ。

一方で、重複のスコアはメンタルヘルスの問題との明確な関連は示さなかったけど、認知機能とは関連していたよ。この違いは、削除と重複が発達に与える影響の違いを示唆してる。

研究の課題

堅実なデザインにもかかわらず、この研究には制限があったよ。サンプルサイズは、より稀な遺伝的変異を正確に検出する能力を制限する可能性があった。また、メンタルヘルスの測定は親の報告に依存しているので、若干限られていたんだ。

さらに、ABCD研究は広範なサンプルを目指してたけど、参加者が一般的に高機能な子供に傾いているかもしれないから、それが結果に影響を与える可能性があるよ。

結論と影響

この研究は、遺伝的変異、特にCNVsが子供のメンタルヘルスや認知発達にどのように影響するかについての知識を進展させるものだよ。これらの要素間の関係を調べることで、研究者たちは神経発達障害の複雑さをよりよく理解できるようになるんだ。

発見事項は、発達に対する遺伝的な影響を特定するのにCNVリスクスコアが重要であることを強調してる。これは、遺伝的リスクの層を解明し、神経発達に関するさまざまな子供の健康問題に対する支援を向上させるための今後の研究の基盤を築くんだ。

全体的に、この研究は遺伝子、メンタルヘルス、認知能力との複雑なつながりを強調していて、私たちの遺伝子がどのように行動や学習を形成するかを理解するためのより徹底した調査の道を開いてくれてるんだ。

オリジナルソース

タイトル: The copy number variant architecture of psychopathology and cognitive development in the ABCD study

概要: ImportanceChildhood is a crucial developmental phase for mental health and cognitive function, both of which are commonly affected in patients with psychiatric disorders. This neurodevelopmental trajectory is shaped by a complex interplay of genetic and environmental factors. While common genetic variants account for a large proportion of inherited genetic risk, rare genetic variations, particularly copy number variants (CNVs), play a significant role in the genetic architecture of neurodevelopmental disorders. Despite their importance, the relevance of CNVs to child psychopathology and cognitive function in the general population remains underexplored. ObjectiveInvestigating CNV associations with dimensions of child psychopathology and cognitive functions. Design, Setting, and ParticipantsABCD(R) study focuses on a cohort of over 11,875 youth aged 9 to 10, recruited from 21 sites in the US, aiming to investigate the role of various factors, including brain, environment, and genetic factors, in the etiology of mental and physical health from middle childhood through early adulthood. Data analysis occurred from April 2023 to April 2024. Main Outcomes and MeasuresIn this study, we utilized PennCNV and QuantiSNP algorithms to identify duplications and deletions larger than 50Kb across a cohort of 11,088 individuals from the Adolescent Brain Cognitive Development(R) study. CNVs meeting quality control standards were subjected to a genome-wide association scan to identify regions associated with quantitative measures of broad psychiatric symptom domains and cognitive outcomes. Additionally, a CNV risk score, reflecting the aggregated burden of genetic intolerance to inactivation and dosage sensitivity, was calculated to assess its impact on variability in overall and dimensional child psychiatric and cognitive phenotypes. ResultsIn a final sample of 8,564 individuals (mean age=9.9 years, 4,532 males) passing quality control, we identified 4,111 individuals carrying 5,760 autosomal CNVs. Our results revealed significant associations between specific CNVs and our phenotypes of interest, psychopathology and cognitive function. For instance, a duplication at 10q26.3 was associated with overall psychopathology, and somatic complaints in particular. Additionally, deletions at 1q12.1, along with duplications at 14q11.2 and 10q26.3, were linked to overall cognitive function, with particular contributions from fluid intelligence (14q11.2), working memory (10q26.3), and reading ability (14q11.2). Moreover, individuals carrying CNVs previously associated with neurodevelopmental disorders exhibited greater impairment in social functioning and cognitive performance across multiple domains, in particular working memory. Notably, a higher deletion CNV risk score was significantly correlated with increased overall psychopathology (especially in dimensions of social functioning, thought disorder, and attention) as well as cognitive impairment across various domains. Conclusions and RelevanceIn summary, our findings shed light on the contributions of CNVs to interindividual variability in complex traits related to neurocognitive development and child psychopathology. Key PointsO_ST_ABSQuestionC_ST_ABSAre copy number variants (CNVs) contributing to individualized variability in psychopathology outcomes and cognitive functions in children? FindingsBoth regional CNVs at 1q12.1, 10q26.3 and 14q11.2 and global CNV burden accounted for the variance in dimensions of psychopathology, particularly for attention and social problems, as well as cognitive performance, especially for working memory and reading ability. MeaningOur findings suggest that, in addition to common genetic variants, gene dosage changes confer genetic susceptibility to child psychopathology and cognitive development.

著者: Zhiqiang Sha, K. Y. Sun, B. Jung, R. Barzilay, T. M. Moore, L. Almasy, J. K. Forsyth, S. Prem, M. J. Gandal, J. Seidlitz, J. T. Glessner, A. F. Alexander-Bloch

最終更新: 2024-05-15 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.05.14.24307376

ソースPDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.05.14.24307376.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた medrxiv に感謝します。

類似の記事