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胞 (ESC) 模型來研究下丘腦發(fā)育過程中的基因表達。該模型使他們能夠首先在下丘腦祖細胞(在它們完全發(fā)育為下丘腦之前的細胞)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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