Розвиток нашого мозку від пренатального до постнатального етапу є складним процесом, що включає хімічні реакції, сигнальні шляхи та нейронні клітини. Це еволюція мікросвіту.

Цей складний розвиток може призвести до серйозних станів, таких як обсесивно-компульсивний розлад (ОКР) та хронічні тикозні розлади (ХТР), які вражають до 2% населення.

Проте про біологічні патології цих спадкових розладів було відомо досить мало: всього чотири "високоякісні" гени.

Ця кількість значно зросла, оскільки дослідники представили детальний генетичний аналіз етіології ОКР та ХТР, виявивши 36 генів, які суттєво підвищують ризик розвитку одного або обох цих розладів.

Це дослідження "значно розширює каталог спільних ризикових генів, виявляє біологічні зв'язки з аутизмом та шизофренією і підкреслює мозкові кола, які контролюють імпульси, рухи та формування звичок", пояснює Гері Хейман, генетичний епідеміолог з Університету Рутгерса в Нью-Джерсі.

Опубліковане в журналі Nature Neuroscience, велика команда генетиків і нейробіологів, очолювана дослідниками з Університету Рутгерса, проаналізувала нові та раніше секвеновані дані екзомів – ДНК, пов'язану з виробництвом білків, що складає близько 1% геному – майже 4000 осіб, які мають ОКР, ХТР або обидва.

Це включає понад 2400 тріо батьків і дітей та більше 1500 одиночних випадків, що майже вдвічі більше попередніх розмірів вибірки.

Ці два стани часто супроводжують один одного: 50% осіб з ХТР також демонструють обсесивно-компульсивну поведінку, тоді як до 30% осіб з ОКР мають історію тиків.

Дослідники також використали карти мозку людей, макак-резусів і мишей для порівняння, щоб окреслити нейронну схему для цих станів, базуючи її на просторових регіонах мозку, хронології експресії генів, що підвищують ризик, і типах клітин.

Вони виявили додаткові докази того, що ці стани обумовлені дисфункцією в кортико-стріато-таламо-кортикальному колі. Цей великий мозковий контур охоплює області, пов'язані з когніцією, контролем імпульсів, рухом і обробкою даних.

Відповідно, дослідники виявили, що ці області мозку показували підвищену експресію генів, пов'язаних з ризиком, присутніх на пренатальних і постнатальних етапах. Це включає кору, стриатум і таламус.

Гени ризику також високо експресуються постнатально в мозочковій ділянці, яка координує рухи, впливаючи на основні функції, такі як тайминг і баланс.

Дослідники вказали на тип клітин, званий теленцефалічними проекційними збуджуючими нейронами, які є важливими для мозкових сигналів і комунікації між регіонами мозку.

Крім того, вони виявили складні взаємодії між генами та нейронними шляхами.

"Ці гени не діють окремо, вони діють у мережах. І тепер ви можете націлюватися на цілі мережі, що полегшить розробку нових терапій", уточнює Джей Тішфілд, генетик з Університету Рутгерса.

Величина може бути значною. Виявлені гени мають дуже великий ефект; дослідники визначили, що вони можуть підвищити ризик в середньому в 57 разів, з максимальним підвищенням до 210 разів.

Більше того, це підтверджує "значний генетичний перекриття між ОКР і ХТР", зазначають дослідники, оскільки 30 з 36 виявлених генів були пов'язані як з випадками ОКР, так і з ХТР.

Нарешті, дослідники виявили, що деякі гени ризику були пов'язані з іншими нейроразвивальними розладами, включаючи аутизм, затримки розвитку та шизофренію, що зміцнює попередні зв'язки між розвитковими патологіями.

Ця робота також підкреслює важливість ретроактивного збору даних і важливу довгострокову відданість сімей, які надали свої зразки ДНК.

"Коли ми почали збирати ці зразки 20 років тому, у нас ще не було швидких і економічних технологій, які є сьогодні", говорить Хейман.

"Сім'ї добровільно погоджувалися, оскільки хотіли допомогти вченим зрозуміти ці стани. Тепер, з сучасним секвенуванням геному, ці зразки стали неймовірно цінними."

Звичайно, остаточна мета – розробити кращі терапії з урахуванням специфічних генетичних або мозкових шляхів для різних людей, які мають різні нейроразвивальні розлади.

Ці можливості тепер більші, ніж будь-коли, оскільки дослідники збільшили кількість відомих генів ризику з великим ефектом у десять разів.

"Раніше ми знали про кілька сильних генів, тому було мало можливостей для фармацевтичної промисловості розробляти ліки", пояснює Тішфілд.

"Тепер у вас є понад 30 цілей, і це відкриває нові можливості для розробки лікування."

Це дослідження було опубліковане в Nature Neuroscience.

Цікавий факт

Дослідження показало, що 50% людей з хронічними тикозними розладами також мають обсесивно-компульсивну поведінку.