Studija koju su vodili istraživači sa Univerziteta Tampere mapirala je gene povezane sa šizofrenijom i otkrila mehanizam koji remeti sinaptičku plastičnost kod pogođenih pojedinaca. Istraživači su pokazali ulogu tri proteina u posredovanju oštećenja plastičnosti kod šizofrenije. Nalazi mogu obećavati razvoj novih tretmana.
Istraživački rad pod nazivom „Genetski mehanizmi za oštećenu sinaptičku plastičnost kod šizofrenije otkriven kompjuterskim modeliranjem“ objavljen je u časopisu PNAS 14. avgusta.
Iako je postignut značajan napredak u razumevanju povezanosti gena i genetskih varijanti sa šizofrenijom, genetski mehanizmi koji leže u osnovi ovog mentalnog poremećaja ostaju neuhvatljivi. Ovo je delimično zato što je bilo nemoguće testirati kako varijante svakog gena ili njihova izmenjena ekspresija utiču na simptome ili fenotipove šizofrenije, koji su vidljive karakteristike stanja kod pojedinačnih pacijenata.
Napredak u kompjuterskoj neuronauci sada omogućava istraživačima da proučavaju psihijatrijske poremećaje koristeći računarske simulacije. U nedavnoj studiji, istraživači sa Univerziteta Tampere sarađivali su sa partnerima u Norveškoj i SAD kako bi razvili računarski model za testiranje efekata genetskih i molekularnih promena na sinaptičku plastičnost.
Sinaptička plastičnost — ćelijski mehanizam u kome snaga sinaptičkih veza između neurona vremenom jača ili slabi — ključna je za učenje i pamćenje. Veruje se da poremećaji u ovom procesu doprinose razvoju šizofrenije.
„Naš računarski model pokazuje da specifične promene u ekspresiji gena povezanih sa šizofrenijom dovode do oštećenja sinaptičke plastičnosti. Ovaj zaključak je podržan našom naknadnom analizom, gde smo prilagodili rezultate poligenog rizika iz studija asocijacija na nivou genoma kako bismo izmerili ekskluzivni doprinos geni povezani sa plastičnošću na rizik od razvoja šizofrenije“, kaže naučni saradnik Akademije Tuomo Meki-Martunen, vodeći autor istraživačkog rada.
Studije asocijacija na nivou genoma (GVAS) se sprovode da bi se identifikovale statističke veze između različitih regiona genoma i određenog fenotipa. Ove studije su posebno korisne za istraživanje poligenskih stanja, kao što je šizofrenija, koja su rezultat međuigranja stotina ili hiljada genetskih varijanti.
„Utvrđeno je da prilagođeni poligeni faktori rizika koreliraju sa poremećenim odgovorom na vizuelne stimuluse koje su detektovali elektroencefalogrami (EEG) koje su izveli naši saradnici. Ovo pokazuje da određene genetske varijante među genima vezanim za plastičnost mogu predvideti poremećeni EEG odgovor. Naš računarski model stoga se pokazalo da tačno, ili barem pouzdanije, predviđa poremećaj plastičnosti kod šizofrenije“, kaže Maki-Marttunen.
Prema Maki-Marttunenu, nalazi označavaju važan korak napred u razumevanju mehanizama koji leže u osnovi šizofrenije, jer pružaju mehanistički poligeni model za ispitivanje patologije na nivou jedne ćelije povezane sa stanjem. Nekoliko računarskih modela trenutno objašnjava doprinos više gena.
Studije na životinjama otkrile su efekte pojedinačnih radikalnih genetskih mutacija na ćelijskom nivou i nivou ponašanja. S druge strane, nove in vitro tehnike su bacile svetlo na to kako na fenotipove šizofrenije utiče prebacivanje celog genoma između pacijenata sa šizofrenijom i zdravih kontrola. Međutim, i dalje je izazovno eksperimentalno merenje načina na koji interakcija više gena doprinosi fenotipovima stanja i identifikovanje genetskih varijanti među hiljadama koje su odgovorne za uočene promene.
„Naš pristup računarskom modeliranju rešava ovaj jaz. Možemo proceniti svaki gen pojedinačno da bismo utvrdili kako različite promene u nivoima ekspresije gena utiču na fenotip šizofrenije. Pored toga, možemo lako da istražimo kombinovane efekte promena u ekspresiji više gena“, objašnjava Maki-Marttunen.
Nalazi ističu tri proteina vezana za plastičnost koji mogu značajno doprineti deficitu plastičnosti povezanom sa šizofrenijom. Maki-Marttunen se nada da će otkrića inspirisati nove studije na životinjama i ćelijskim kulturama kako bi se dodatno razjasnila uloga ovih proteina u ovom stanju. Ovo bi moglo otvoriti put za nove tretmane.
„Naša studija još ne objašnjava kako uočene promene u ekspresiji gena i rezultirajuće promene u sinaptičkoj plastičnosti utiču na simptome šizofrenije. Da bismo ovo rešili, potrebni su nam novi računarski modeli za istraživanje fenomena povezanih sa simptomima šizofrenije, kao što je radna memorija. Pored toga, naš računarski model bi trebalo da se proširi, kako bismo mogli da proučavamo uticaj ne samo naslednih već i faktora okoline na simptome i fenotipove šizofrenije“, kaže Maki-Marttunen.
