Variações Genéticas e Transtornos do Neurodesenvolvimento
Pesquisas ligam mudanças genéticas à saúde mental e habilidades cognitivas em crianças.
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Índice
- Variações Genéticas e Seus Efeitos
- A Importância dos Pontos de Risco de CNV
- O Estudo ABCD
- Amostra e Genotipagem
- Avaliando a Saúde Mental e Habilidades de Pensamento
- Analisando Associações Genéticas
- Descobertas sobre a Paisagem de CNV
- Associações Significativas com Saúde Mental e Habilidades Cognitivas
- Investigando CNVs Patogênicas Conhecidas
- Pontuações de Risco de CNV e Seus Impactos
- Desafios no Estudo
- Conclusão e Implicações
- Fonte original
Transtornos do Neurodesenvolvimento afetam como o cérebro se desenvolve, trazendo desafios na Saúde Mental e na aprendizagem. Esses transtornos podem causar atrasos no desenvolvimento e estão associados a diferentes problemas de pensamento e comportamento. Exemplos bem conhecidos incluem o transtorno do espectro autista e o transtorno do déficit de atenção/hiperatividade (TDAH).
Vários fatores contribuem para esses transtornos, incluindo a genética. Estudos mostraram que certas mudanças genéticas comuns, conhecidas como polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs), estão fortemente ligadas a essas condições. No entanto, essas mudanças sozinhas não explicam tudo sobre esses transtornos. Existem outras diferenças genéticas, como variantes de número de cópia (CNVs), que envolvem seções maiores de DNA que podem ser duplicadas ou deletadas. Essas CNVs estão se tornando cada vez mais importantes para entender como os transtornos do neurodesenvolvimento se desenvolvem.
Variações Genéticas e Seus Efeitos
Embora a maioria das CNVs não cause problemas, algumas podem resultar em sérios problemas de saúde mental. Por exemplo, foi reportado que uma em cada quatro pessoas com uma certa deleção genética tem risco de desenvolver esquizofrenia. Muitos estudos analisaram como essas mudanças genéticas podem aumentar o risco de vários transtornos, mas frequentemente focam em categorias de diagnóstico específicas. Há um reconhecimento crescente de que os desafios de saúde mental existem em um espectro, e os comportamentos podem variar muito entre indivíduos.
A Importância dos Pontos de Risco de CNV
Os pesquisadores desenvolveram uma forma de medir o risco dessas CNVs usando algo chamado de pontuação de risco de CNV. Essa pontuação ajuda a estimar a probabilidade de uma pessoa ter problemas por causa de mudanças genéticas. Descobertas recentes sugerem que pontuações mais altas de risco de CNV podem estar ligadas a piores habilidades de pensamento e problemas de saúde mental mais significativos em jovens.
O Estudo ABCD
Para explorar essas ideias mais a fundo, os pesquisadores usaram dados do Estudo de Desenvolvimento Cognitivo do Cérebro Adolescentes (ABCD), que envolve um grande grupo de crianças de 9 a 10 anos. O estudo inclui uma amostra de quase 12.000 crianças que não foram selecionadas especificamente por problemas de saúde mental.
Os pesquisadores tomaram várias medidas para analisar os dados genéticos. Eles primeiro identificaram todas as CNVs em crianças individuais e depois procuraram regiões específicas de CNV que estavam conectadas a problemas como saúde mental e habilidades de pensamento. Também examinaram se ter essas CNVs resultou em Habilidades Cognitivas mais fracas ou mais sintomas psicopatológicos. Por fim, exploraram como a pontuação de risco de CNV se relacionava a diferentes áreas da saúde mental e função cognitiva.
Amostra e Genotipagem
Os pesquisadores coletaram dados genéticos do Estudo ABCD e processaram usando métodos estabelecidos. Eles realizaram várias verificações para garantir a qualidade desses dados, excluindo indivíduos com problemas específicos em seus perfis genéticos.
Para encontrar CNVs, usaram dois algoritmos que analisam os dados genéticos de maneiras diferentes. Após combinar os resultados de ambos os métodos, filtraram os dados para garantir que fossem precisos. No final, focaram em um grupo final de mais de 8.500 crianças.
Avaliando a Saúde Mental e Habilidades de Pensamento
O Estudo ABCD inclui avaliações completas de saúde mental e habilidades de pensamento. Os pais responderam a perguntas sobre o comportamento de seus filhos, o que permitiu aos pesquisadores calcular uma "carga psicopatológica" geral. Essa pontuação reflete várias preocupações comportamentais.
As habilidades de pensamento foram medidas usando uma avaliação padrão chamada Bateria Neurocognitiva do NIH Toolbox, que avalia várias áreas, incluindo resolução de problemas, atenção, memória e habilidades linguísticas.
Analisando Associações Genéticas
Os pesquisadores usaram um método estatístico para procurar conexões entre CNVs específicas e medidas de saúde mental ou cognitivas. Eles prestaram atenção à significância dos resultados, aplicando correções para levar em conta múltiplos testes.
Em seu trabalho, identificaram regiões genômicas específicas associadas a preocupações gerais de saúde mental, além de aspectos particulares da função cognitiva. Encontraram uma associação significativa para uma CNV ligada à psicopatologia geral e várias associações com habilidades cognitivas.
Descobertas sobre a Paisagem de CNV
Após analisar os dados genéticos, os pesquisadores encontraram um total de quase 6.000 CNVs nas crianças estudadas. Dentre elas, a maioria eram duplicações em vez de deleções. Esse padrão indica uma variedade de mudanças genéticas presentes no grupo amostral.
Os pesquisadores forneceram estatísticas detalhadas sobre as CNVs, incluindo o tamanho médio e o número de genes afetados. Eles também visualizaram a distribuição dessas mudanças entre diferentes cromossomos.
Associações Significativas com Saúde Mental e Habilidades Cognitivas
O estudo identificou CNVs específicas correlacionadas com várias medidas de saúde mental e cognitivas. Por exemplo, uma CNV associada à psicopatologia geral incluía genes que já foram ligados a condições psiquiátricas. Além disso, três CNVs estavam significativamente conectadas a habilidades cognitivas, refletindo diversas habilidades testadas no NIH Toolbox.
Além disso, descobriram que certas CNVs estavam particularmente ligadas a problemas de atenção e função cognitiva geral. Isso sugere que a arquitetura genética subjacente a esses traços pode interagir ou se sobrepor de maneiras complexas.
Investigando CNVs Patogênicas Conhecidas
Para complementar suas descobertas, os pesquisadores também verificaram várias CNVs estabelecidas associadas a transtornos do neurodesenvolvimento. Eles descobriram que indivíduos com essas CNVs tendiam a apresentar pontuações mais altas em comportamentos sociais e um desempenho menor em testes cognitivos.
Essa parte do estudo destaca como riscos genéticos específicos podem se manifestar tanto em resultados comportamentais quanto cognitivos. Isso reforça a ideia de que algumas mudanças genéticas podem aumentar a vulnerabilidade, principalmente em ambientes sociais.
Pontuações de Risco de CNV e Seus Impactos
Os pesquisadores calcularam pontuações de risco de CNV com base em diferentes fatores genéticos. Eles exploraram como essas pontuações se relacionavam a medidas de saúde mental e cognitivas nas crianças. Descobriram que pontuações que refletiam risco de deleção foram particularmente significativas em relação à psicopatologia geral e ao desempenho cognitivo em várias áreas.
Por outro lado, pontuações para duplicações não mostraram a mesma ligação clara com problemas de saúde mental, embora estivessem associadas à função cognitiva. Essa distinção aponta para uma diferença potencial em como deleções e duplicações afetam o desenvolvimento.
Desafios no Estudo
Apesar do design robusto, houve limitações associadas a este estudo. O tamanho da amostra ainda poderia restringir a capacidade de detectar variantes genéticas mais raras com precisão. Além disso, as medidas de saúde mental eram um pouco limitadas, principalmente dependendo de relatos dos pais.
Além disso, embora o Estudo ABCD tivesse como objetivo uma amostra ampla, os participantes provavelmente tendem a ser crianças que funcionam melhor de modo geral, o que poderia afetar as descobertas.
Conclusão e Implicações
Esse estudo avança o conhecimento sobre como variações genéticas, particularmente as CNVs, influenciam a saúde mental e o desenvolvimento cognitivo em crianças. Ao examinar as relações entre esses fatores, os pesquisadores podem entender melhor as complexidades dos transtornos do neurodesenvolvimento.
As descobertas destacam a importância das pontuações de risco de CNV na identificação de influências genéticas sobre o desenvolvimento. Isso estabelece a base para futuras pesquisas voltadas a desvendar as camadas de risco genético e seus impactos em uma ampla gama de questões de saúde infantil, melhorando nossa capacidade de apoiar indivíduos com preocupações do neurodesenvolvimento.
De modo geral, essa pesquisa destaca as conexões intrincadas entre genética, saúde mental e habilidades cognitivas, pavimentando o caminho para investigações mais detalhadas para entender como nossos genes moldam nossos comportamentos e a aprendizagem.
Título: The copy number variant architecture of psychopathology and cognitive development in the ABCD study
Resumo: 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.
Autores: 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
Última atualização: 2024-05-15 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.05.14.24307376
Fonte PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.05.14.24307376.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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