ScienceDaily (15 april 2012) - i världens största hjärna studie hittills samarbetat en grupp av mer än 200 forskare från 100 institutioner över hela världen för att kartlägga de mänskliga generna som ökar eller sabotera hjärnans motståndskraft mot olika psykiska sjukdomar och Alzheimers sjukdom. Publicerad 15 april i förväg nätupplagan av Nature Genetics , avslöjar studien också nya gener som kan förklara individuella skillnader i hjärnans storlek och intelligens.
"Vi sökte för två saker i denna studie", säger ledande författare Paul Thompson, professor i neurologi vid David Geffen School of Medicine vid UCLA och en medlem av UCLA Laboratory of Neuro Imaging. "Vi jagade efter gener som ökar risken för en enda sjukdom som dina barn kan ärva. Vi letade också faktorer som orsakar vävnadsatrofi och minska hjärnans storlek, vilket är en biologisk markör för ärftliga sjukdomar som schizofreni, bipolär sjukdom, depression, Alzheimers sjukdom och demens. "
För tre år sedan, Thompson labb samarbetar med genetiker Nick Martin och Margaret Wright vid Queensland Institute for Medical Research i Brisbane, Australien, och med genetikern Barbara Franke i Radboud University Nijmegen Medical Center i Holland. De fyra utredare rekryterades hjärnan-imaging laboratorier runt om i världen att förena sina hjärnan skannar och genomiska data och projekt Enigma (Förbättra Neuro Imaging Genetics genom Meta-Analysis) föddes.
"Våra individuella centrum inte kunde granska tillräckligt hjärnröntgen för att få definitiva resultat", säger Thompson, som också är professor i psykiatri vid Semel Institute for Neuroscience och mänskligt beteende vid UCLA. "Genom att dela våra data med Project Enigma, skapade vi ett prov tillräckligt stor för att avslöja tydliga mönster i den genetiska variationen och visa hur dessa förändringar fysiskt förändra hjärnan."
Tidigare neuroforskare kontrolleras genomen hos människor som lider av en viss hjärna sjukdom och kammade deras DNA för att avslöja en vanlig variant. I denna studie, mätt Project Enigma forskare storleken av hjärnan och dess centra minne i tusentals MRI bilder från 21,151 friska människor samtidigt sålla deras DNA.
"Tidigare studier har avslöjat riskgener för stora folksjukdomar, men det är inte alltid förstått hur dessa gener påverkar hjärnan", förklarar Thompson. "Detta ledde vårt lag till skanningar skärmen hjärnan hela världen för gener som direkt skadar eller skydda hjärnan."
I lutad över datan, Project Enigma forskare undersökte om det finns några genetiska variationer korrelerad till hjärnans storlek. I synnerhet såg forskarna för genvarianter som bryter hjärnvävnad än normalt i en frisk person. Blotta storleken på projektet gjorde det möjligt för teamet att gräva fram nya genetiska varianter hos personer som har större hjärnor samt skillnader i regioner som är viktiga för inlärning och minne.
När forskarna nollställs in på DNA människor vars bilder visade mindre hjärnor fann de en konsekvent samband mellan subtila förändringar i den genetiska koden och minskade centra minne. Dessutom påverkade samma gener i hjärnan på samma sätt i människor över olika populationer från Australien, Nordamerika och Europa, vilket tyder på nya molekylära mål för läkemedelsutveckling.
"Miljontals människor bär variationer i deras DNA som hjälper öka eller sänka sina hjärnor mottaglighet för en lång rad sjukdomar", säger Thompson. "När vi identifiera genen, kan vi rikta den med ett läkemedel för att minska risken för sjukdomen. Människor kan också vidta förebyggande åtgärder genom motion, kost och mental stimulans för att radera effekterna av en dålig gen. "
I en spännande twist, upptäckte Project Enigma utredare också gener som förklarar individuella skillnader i intelligens. De fann att en variant i en gen som kallas HMGA2 drabbade hjärnans storlek samt en persons intelligens.
DNA består av fyra baser: A, C, T och G. Personer som HMGA2 gen höll en bokstaven "C" istället för "T" på den platsen av genen hade större hjärnor och fick högre på standardiserade IQ-tester.
"Det här är en riktigt spännande upptäckt: att en enda bokstav förändring leder till en större hjärna," sade Thompson. "Vi fann ganska entydiga bevis på att stödja en genetisk länk till hjärnans funktion och intelligens. För första gången har vi vattentäta bevis på hur dessa gener påverkar hjärnan. Detta förser oss med nya leads om hur förmedlar deras effekter. "
Eftersom sjukdomar som Alzheimers, autism och schizofreni störa hjärnans kretsar, kommer Project ENIGMA söka i framtiden gener som påverkar hur hjärnan är ansluten. Thompson och hans kollegor kommer att använda diffusion avbildning, en ny typ av hjärnskanning som mappar de kommunikationsvägar mellan celler i levande hjärnan.
Projekt ENIGMA fått finansiering från hundratals federala och privata byråer runt om i världen. Thompsons UCLA medförfattare ingår första författaren Jason Stein, Derrek Hibar, Rudy Senstad, Neda Jahanshad, Arthur Toga, Rita Cantor, Dr Nelson Freimer, Roel Ophoff, Kristy Hwang, Dr Liana Apostolova och Dr Giovanni Coppola.
