Nghiên cứu toàn bộ bộ gen phát hiện các đột biến tâm thần phân liệt chưa được phát hiện trước đây

Một nghiên cứu mới, được xuất bản trong Nature Communications, cho thấy rằng các biến thể di truyền cấu trúc cực hiếm có thể đóng một vai trò nào đó trong bệnh tâm thần phân liệt.

Hầu hết các nghiên cứu di truyền về bệnh tâm thần phân liệt đều nhằm tìm hiểu vai trò của gen đối với sự phát triển và khả năng di truyền của bệnh tâm thần phân liệt. Và trong khi nhiều khám phá đã được thực hiện, vẫn còn rất nhiều mảnh ghép còn thiếu.

Giờ đây, các nhà khoa học tại Trường Y thuộc Đại học Bắc Carolina (UNC) đã tiến hành nghiên cứu giải trình tự toàn bộ bộ gen lớn nhất từ ​​trước đến nay của bệnh tâm thần phân liệt để cung cấp bức tranh đầy đủ hơn về vai trò của bộ gen người trong căn bệnh này.

“Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng các biến thể cấu trúc cực hiếm ảnh hưởng đến ranh giới của cấu trúc bộ gen cụ thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh tâm thần phân liệt,” tác giả cấp cao Jin Szatkiewicz, Tiến sĩ, Phó giáo sư tại Khoa Di truyền của UNC cho biết.

"Những thay đổi trong các ranh giới này có thể dẫn đến rối loạn điều hòa biểu hiện gen và chúng tôi nghĩ rằng các nghiên cứu cơ học trong tương lai có thể xác định các tác động chức năng chính xác mà các biến thể này có đối với sinh học."

Nghiên cứu trước đây về sự di truyền của bệnh tâm thần phân liệt chủ yếu liên quan đến việc sử dụng các biến thể di truyền phổ biến được gọi là SNP (những thay đổi trong trình tự di truyền phổ biến và mỗi biến đổi ảnh hưởng đến một nucleotide), các biến thể hiếm gặp trong phần DNA cung cấp hướng dẫn tạo protein hoặc các biến thể cấu trúc rất lớn (những thay đổi ảnh hưởng đến vài trăm nghìn nucleotide).

Những nghiên cứu này đưa ra những bức ảnh chụp nhanh về bộ gen vì nó có khả năng liên quan đến bệnh tâm thần phân liệt, nhưng để lại một phần lớn bộ gen là một bí ẩn.

Trong nghiên cứu mới, nhóm nghiên cứu đã xem xét toàn bộ bộ gen bằng phương pháp gọi là giải trình tự bộ gen toàn bộ (WGS). Lý do chính khiến WGS không được sử dụng rộng rãi hơn là nó rất đắt.

Đối với nghiên cứu này, một sự hợp tác quốc tế đã tổng hợp kinh phí từ Viện Sức khỏe Tâm thần Quốc gia và các quỹ phù hợp từ Phòng thí nghiệm SciLife của Thụy Điển để tiến hành giải trình tự toàn bộ bộ gen sâu trên 1.165 người bị tâm thần phân liệt và 1.000 đối chứng - nghiên cứu WGS lớn nhất được biết đến về tâm thần phân liệt từ trước đến nay.

Kết quả là, những đột biến chưa được phát hiện trước đây trong DNA đã được tìm thấy mà các nhà nghiên cứu chưa từng thấy trước đây trong bệnh tâm thần phân liệt.

Đặc biệt, các phát hiện nhấn mạnh vai trò của các miền liên kết topo (TAD) (một cấu trúc bộ gen ba chiều) có thể đóng vai trò trong sự phát triển của bệnh tâm thần phân liệt. TAD là các vùng riêng biệt của bộ gen với ranh giới nghiêm ngặt giữa chúng ngăn không cho các vùng tương tác với vật liệu di truyền trong các TAD lân cận.

Dịch chuyển hoặc phá vỡ những ranh giới này cho phép tương tác giữa các gen và các yếu tố điều hòa mà bình thường sẽ không tương tác.

Khi những tương tác này xảy ra, có thể có những kết quả tiêu cực trong biểu hiện gen, có thể dẫn đến khuyết tật bẩm sinh, hình thành ung thư và rối loạn phát triển.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các biến thể cấu trúc cực kỳ hiếm ảnh hưởng đến ranh giới TAD trong não xảy ra ở những người bị tâm thần phân liệt thường xuyên hơn đáng kể so với những người không mắc bệnh này. Các biến thể cấu trúc là những đột biến lớn có thể liên quan đến trình tự di truyền bị thiếu hoặc trùng lặp, hoặc trình tự không có trong bộ gen điển hình.

Phát hiện này cho thấy ranh giới TAD bị đặt sai vị trí hoặc thiếu có thể góp phần vào sự phát triển của bệnh tâm thần phân liệt, và các biến thể cấu trúc ảnh hưởng đến TAD có thể là ứng cử viên chính cho các nghiên cứu về bệnh tâm thần phân liệt trong tương lai.

Szatkiewicz, trợ lý giáo sư tâm thần học tại UNC cho biết: “Một cuộc điều tra có thể có trong tương lai sẽ là làm việc với các tế bào có nguồn gốc từ bệnh nhân có các đột biến ảnh hưởng đến TAD và tìm ra điều gì đã xảy ra ở cấp độ phân tử”.

“Trong tương lai, chúng tôi có thể sử dụng thông tin này về các tác động của TAD để giúp phát triển các loại thuốc hoặc phương pháp điều trị y học chính xác có thể sửa chữa các TAD bị gián đoạn hoặc các biểu hiện gen bị ảnh hưởng có thể cải thiện kết quả của bệnh nhân.”

Nguồn: University of North Carolina Health Care