Tanulmány a skizofrénia sebezhetőségi génjeinek kockázati mutációiról

4a. Konkrét célok. Korábbi, tajvani mintán alapuló munkánk során azt találtuk, hogy a skizofrénia szignifikánsan összefügg 11 jelölt génnel, beleértve a GNPAT-t (1q42.1), DISC1 (1q42.1), MRDS1 (6p24.3), NOTCH4 (6p21.3), NRG1 (8p21-p12), DAAO (12q22), G72 (13q32), CHRNA7 (15q14), PRODH (22q11.21), HMOXI (22q12) és CACNG2 (22q12). Ebben a 3 éves javaslatban 5 konkrét célunk van, amelyekben az 1. cél az SCH Pozicionális Klónozási Vizsgálatának (POCOS) korábbi tanulmányának folytatása, családi adatok felhasználásával, míg a 2-5. cél az újonnan kidolgozott kutatási célok.

1. specifikus cél: A 11 potenciális sebezhetőségi gén szorosabb kapcsolatának vizsgálata a klinikai vagy endofenotípus változók által meghatározott különböző altípusokkal. En

A tesztelendő hipotézis az, hogy a skizofrénia genetikailag heterogén, és a különböző jelölt gének specifikus kockázati SNP markerei vagy specifikus kockázati SNP haplotípusai specifikus klinikai altípusokhoz vagy specifikus endofenotípus indikátorokhoz kapcsolódnak, amelyek statisztikailag jelentősebbek.

2. specifikus cél: Ezen jelölt gének funkcionális kockázati mutációinak felkutatása közvetlen szekvenálási technikával, és a specifikus kockázati mutációk hozzájáruló genetikai varianciájának vizsgálata a skizofrénia specifikus altípusaiban, amint azt az 1. konkrét célban említettük, eset-kontroll vizsgálati terv segítségével. . Feltárják ezen funkcionális kockázati mutációk kölcsönhatási hatásait.

A tesztelendő hipotézis az, hogy 11 jelölt génből számos specifikus kockázati mutáció létezik. A különböző kockázati mutációk hozzájáruló varianciái eltérőek lesznek.

3. specifikus cél: Ezen azonosított kockázati mutációk funkcionális expressziójának variációinak felkutatása a betegek Epstein-Barr vírussal (EBV) transzformált limfoblasztoid sejtvonalaiban és neuronális sejtvonalaiban.

Feltételezzük, hogy ezek a jelölt gének expressziós diszkriminációt mutatnak, amikor kockázati mutációkat hordoznak, ami kimutatható lesz ezen betegek EBV-transzformált limfoblasztoid sejtjeiből és neuronális sejtvonalaiból, vagy a megszerkesztett riportergén expressziójából.

4. specifikus cél: Feltárni és tisztázni azokat a jelölt géneket, amelyek felelősek a károsodott niacin bőrpír válaszért skizofréniában.

Feltételeztük, hogy a bőr niacin kipirulási válaszának különbsége megmutatja a limfociták génexpressziójának különbségét az eset-kontroll elrendezésen alapuló microarray megközelítés alkalmazásával.

5. specifikus cél: Eljárás kidolgozása normál egerekben a prepulse gátlási funkció (PPI) értékelésére, mint a skizofrénia endofenotípus indikátorára, és érvényességének tesztelésére amfetamin akut vagy krónikus adagolásával. Ez az állatmodell további funkcionális vizsgálatokat fog szolgálni az azonosított kockázati mutációkat hordozó knock-out vagy knock-down egereken.

A tesztelendő hipotézis az, hogy az amfetamin akut vagy krónikus beadása blokkolja a PPI-t vad típusú egerekben.

Ezen túlmenően e javaslat végrehajtása során megvizsgáljuk a következő megvalósíthatósági lehetőségeket: (1) Emberi agyszövetek beszerzése ezen specifikus kockázati mutációkkal rendelkező sebezhetőségi gének funkcionális expresszióinak tanulmányozásához; (2) Az állatmodell alkalmazása a funkcionális kockázati mutációkat hordozó egerek neurofiziológiai és viselkedési rendellenességeinek értékelésére; (3) Új kezelési mód feltárása a kockázati mutációk miatti abnormális neurobiológiai folyamatok megelőzésére; valamint (4) Korai felismerési és korai intervenciós program kidolgozása, beleértve a genetikai tanácsadást is, a kockázati mutációk adatai alapján.

4. Kutatási terv (folytatás) 4b. Háttér és jelentősége. A skizofrénia (SCH) pusztító és megbélyegzett pszichiátriai rendellenesség, nagy genetikai terheléssel. Az SCH sebezhetőségi génjeinek azonosítása napjainkban hajnalban van. A sebezhetőségi gének és a specifikus kockázati mutációk azonosításával forradalmi fejlődés következik be az SCH-kutatásban és a klinikai gyakorlatban, beleértve a genetikai és kapcsolódó neurobiológiai adatokon alapuló megbízható és érvényes diagnózist, a skizofrénia újszerű kezelését és korai megelőzését a abnormális génműködés és kölcsönhatása a környezeti tényezőkkel.

A Genomic Psychiatry Study Group (GENOP), a Tajvani Nemzeti Egyetemi Kórház multidiszciplináris csoportja, sikeresen dolgozik az SCH pszichopatológiájának genetikai tényezőinek tanulmányozásában. Ez a GENOP elvégezte a skizofrénia sebezhetőségi génjein (POCOS) végzett pozicionális klónozási vizsgálatot, amelyet az NRPGM támogat ebben a 3 évben, és 11 lehetséges sebezhetőségi gént talált sűrű SNP finomtérképezési vizsgálattal. Ez a GENOP alapos neurobiológiai és klinikai pszichopatológiai vizsgálattal is rendelkezik (Hwu és mtsai, 2002; Chen et al., 1998; Chiu és mtsai, 2004; Hsieh és mtsai, 2004; Hwu, 1999; Hwu és mtsai, 2003 ). Így a GENOP készen áll arra, hogy további lépést tegyen az SCH kockázati mutációinak felkutatása érdekében, az itt javasoltak szerint.

Arra a következtetésre jutottunk, hogy a skizofrénia sebezhetőségi génjeinek megtalálása a következő empirikus bizonyítékok alapján hajnalban van:

1. Genetic Epidemiological Study Az SCH egy erősen öröklődő betegség, amely családon, ikerpáron (Kendler KS 1983; Gottesman II 1993; Prescott és Gottesman II, 1993) és örökbefogadáson (Heston 1966; Kety és mtsai, 1968, Kendler és társai, 1994; , 1994) 0,70-es örökölhetőségű (Tsuang és mtsai, 1980, 1995; Guze et al., 1983; Kendler, 1988) és λ-val, az elsőfokú rokonok kockázata a kontrollokkal szemben, 10-es (Kendler KS, 1983; Gottesman II 1993; Prescott és Gottesman II, 1993; Chang és mtsai, 2002). Az SCH etiológiájának egy oligogenetikus modellje általánosan elfogadott volt (Faraone és Tsuang, 1985; Risch és Baron, 1984; Vogler és mtsai, 1990, Risch, 1990).

2. A skizofrénia molekuláris genetikai tanulmányai 2-1. Kapcsolódási elemzések Az SCH genom-szintű vizsgálata az évtized során azt találta, hogy sok kromoszómarégió szuggesztív bizonyítékot mutatott a kapcsolódásra (Coon és mtsai, 1994; Shaw és mtsai, 1998; Levinson és mtsai, 1998; Blouin és mtsai, 1998; Kaufmann et al., 1998; Faraone és mtsai, 1998; Rees és mtsai, 1999; Williams és mtsai, 1999; Hovatta és mtsai, 1999; Brzustowicz és mtsai, 2000), míg a későbbi vizsgálatok replikációt és nem replikációs minta (Riley, 2000). A nem megfelelő mintanagyság és a vegyes etnikai hovatartozás lehet a fő módszertani probléma (Altmuller és mtsai, 2001, Hauser et al., 1996).

   2-2. A jelölt kromoszóma régió megközelítése A egyensúlyi transzlokáció (1; 11) (q42.1; q14.3) összefüggésbe hozható súlyos mentális betegségekkel, beleértve a skizofréniát is (St Clair et al., 1990). Az 1q42.1 kromoszómán található új DISC1 génről ismételten kimutatták, hogy szignifikáns kapcsolatban áll az SCH-val, beleértve a tajvani mintáinkat is (Millar et al., 2000; 2001; Hovatta és mtsai, 1999; Ekelund és mtsai, 2001; Hwu et al. , 2001; Ekelund és mtsai, 2004, Liu YL és mtsai, 2004).

   2-3. A jelölt gén megközelítése Számos jelölt gén, például dopamin (D1, D2, D3, D4 és D5), szerotonin és glutamát receptor gének pszichofarmakológiai hipotéziseken alapulnak (Asherson és mtsai, 1995, Breyler és mtsai, 1995; Hranilovic et al. 2000; Catalano és munkatársai, 1993, Serretti és mtsai, 1999; Chen és mtsai, 1996, 1997), valamint a fejlődési és fiziológiai alapú gének, például a neuronnövekedéssel kapcsolatos gének (Margolis és mtsai, 1994), foszfolipáz gének (Peet, 1998, Wei 1998) és egy káliumcsatorna gén (hKCa3/KCNN3) (Dror és mtsai, 1999) kapcsolatban számoltak be, bár nem következetesen, de a skizofréniával. Az etnikai hovatartozás keveredése a mintában növelheti az I. típusú hibákat.

   2-4. Asszociációs vizsgálat SNP finomtérképezéssel és családi belső kontroll módszerrel Genetikai epidemiológiai irányelvekkel, például kapcsolati egyensúlyhiány stratégiájával és szülő-utód triókkal belső kontrollként, hogy irányítsák a továbbfejlesztett módszert a komplex rendellenességek fogékonysági génjeinek lokalizálására (Risch és Merikangas, 1996; Owen et al., 2000; Baron 2001), körülbelül 10 jelölt gént találtak ennek a vizsgálati módszernek a alkalmazásával (Elkin et al., 2004). Ezek a jelölt gének a következők: RGS4 (1q) (Mirnics és mtsai, 2001), MRDS1 (6p24.3), DTNBP1 (6p22.3) (Straub et al., 2002; Tang és mtsai, 2003; van Den Bogaert és mtsai, 2003; van den Oord és mtsai, 2003), TNFa (6p22) (Boin et al., 2001; Pae et al. , 2003), NOTCH4 (6p21.3) (Wei és Hemmings, 2000; Fan és mtsai, 2002; Sklar és mtsai, 2001; Skol et al., 2003; Takahashi és mtsai, 2003), PPP3CC (8p21.3) (Gerber et al., 2003), NRG1(8p21-p12)( Stefansson és mtsai, 2002; 2003; Yang és mtsai, 2003), DAAO(12q22) (Chumakov és mtsai, 2002), G72(13q33) (Chumakov et al., 2002), CHRNA7(15q14) (Leonard S et al., 2002), PRODH(22q11.21) (Liu et al., 2002; Jacquet és mtsai, 2002), COMT(22q11.21) (Shifman és mtsai, 2002). Mindazonáltal ezek a jelölt gének még mindig arra várnak, hogy különböző vizsgálati mintákban replikálódjanak.

   Az NTUH GENOP-ja sűrű SNP finomtérképezési módszerrel azt találta, hogy az MRDS1 (6p24.3) 8 jelentős jelölt génje, NOTCH4(6p21.3), NRG1(8p21-p12), DAAO(12q22), G72(13q32) és PRODH(22q11.21), HMOXI (22q12) és CACNG2 (22q12) (Liu et al., 2004). Ez a kutatócsoport készen áll arra, hogy további lépést tegyen e jelölt gének kockázati mutációinak felkutatása és e kockázati mutációk validálása érdekében. A publikált tanulmányok metaanalízise alapján Altmuller és mtsai (2001) és Risch és mtsai (2000) azt javasolták, hogy nagy sűrűségű SNP asszociációs analízisre lehet szükség funkcionális genomikai adatokkal kombinálva a fogékonysági lókuszok kimutatásához (amelyek kicsik is lehetnek). hatás) összetett emberi betegségekre, amint azt néhány közelmúltbeli jelentés is mutatja (Emamian et al., 2004; Mukai és mtsai, 2004). Ez a javasolt RIGOS ezt a stratégiát fogja követni, mint fő megközelítést, amint azt konkrét céljaink is mutatják.

3. Endofenotípus indikátorok és az SCH 3-1 heterogenitásának kérdése. Neurobiológiai károsodás skizofrénia esetén Az SCH-ról azt találták, hogy károsodott a végrehajtó funkció neuropszichológiai funkciói, a tartós figyelem és a munkamemória (Goldberg és mtsai, 1993), mögöttes frontostriatális diszfunkció (Elliot et al., 1995), vagy frontális-temporális diszfunkció. limbikus kör (Gold és Harvey, 1993), vagy dorsolaterális prefrontális kéreg (Weinberger et al., 1988; Berman és mtsai, 1988).

   Ezek a károsodott neurobiológiai funkciók szignifikáns összefüggést mutattak specifikus klinikai tünetekkel (Nuechterlein et al., 1986; Hain és mtsai, 1993; Johnstone és Frith, 1996; Liu és mtsai, 1997; Nuechterlein és mtsai, 1986; Strauss és mtsai. , 1993; Nelson és mtsai, 1998; Liu és mtsai, 1997) és tartós rokkantság (Weinberger et al., 1986; Goldberg és mtsai, 1988).

   Az SCH-t az információfeldolgozás és a figyelmi mechanizmus alapvető hiányosságai jellemzik (Bleuler, 1911; Kraepelin és Robertson, 1919; McGhie és Chapman, 1961; Venables, 1964; Braff és Geyer, 1990), ami a "szűrés" károsodásának köszönhető. "vagy az agy "kapuzó" funkciója (Braff és Geyer 1990). P50 eseménnyel összefüggő potenciálszuppresszió (P50I) [Freedman és mtsai, 1987; Olincy és mtsai, 2000] és az akusztikus riasztó reflex (PPI) prepulzus-gátlása (Braff és mtsai, 2001; Geyer et al., 2001) megbízható mérési eredmények. Mind a P50I, mind a PPI mechanizmusok különböző neuronális áramkörökben (Swerdlow et al., 2001; Adler és mtsai, 1998) kívül esnek az alany akaratán, és mindkettő károsodott az SCH-ban szenvedő betegeknél (Freedman és mtsai, 1987; Braff és mtsai, 2001), a skizotípusos rendellenesség spektrumzavarában (Cadenhead és mtsai, 1998; Cadenhead és mtsai, 2000) és az SCH-ban szenvedő betegek klinikailag nem érintett rokonaiban (Siegel és mtsai, 1984; Waldo et al., 1988; Waldo és munkatársai, 1991; Adler és munkatársai, 1992; Clementz és munkatársai, 1998; Cadenhead és munkatársai, 2000). Mind a P50I, mind a PPI hiánya endofenotípus indikátor lehet különböző neurális szubsztrát folyamatoknál. Ebben a tanulmányban a P50I-t és a PPI-t kívánjuk specifikus endofenotípus indikátorként használni a lehetséges sérülékenységi gének lehetséges felelős kockázati mutációinak azonosítására.

   Állatkísérletek kimutatták, hogy a PPI-hiányt farmakológiailag indukálhatják olyan szerek, amelyek megváltoztatják a skizofrénia neurobiológiájában szerepet játszó rendszereket, mint például a dopaminerg vagy NMDA glutamáterg neurotranszmisszió (Mansbach et al., 1988; Hutchison és Swift, 1999). Ezt az amfetamin által kísérletileg kiváltott PPI-károsodást feltételezett állatmodellként képzelték el, amely bizonyos skizofrén tünetek arc-, prediktív- és konstrukciós érvényességével rendelkezik (Koch, 1999; Swerdlow és mtsai, 2000).

   A niacin bőrpírre adott válasz károsodása skizofréniában: A niacin által kiváltott értágító válasz vagy hiányzik, vagy gyengült skizofrén betegekben (Horrobin, 1980; Wilson és Douglass, 1986; Fielder és mtsai., Rybakowski és munkatársai, 1986; Hudbakowski és Weter, 1986; 1991; Hudson és munkatársai, 1997, 1999; Ward és mtsai, 1998; Puri és mtsai, 2001; Shah és mtsai., 2000; Maclean és mtsai., 2003). Nincs szignifikáns kapcsolat az antipszichotikus gyógyszer dózisa és a niacin érzékenység között (Hundson és mtsai, 1997; Messamore és mtsai, 2003).

   A niacin-érzékenység a közelmúltban azonosított HM74 (alacsony affinitású receptor) és HM74a (nagy affinitású receptor) nikotinsavreceptoron keresztül (Wise és mtsai, 2003; Soga és mtsai, 2003) lehet, és mindkettő Gi-G-protein. -kapcsolt receptorok (GPCR). A két receptor a limfocitákban expresszálódott (Wise et al., 2003). A niacin bőrpír válaszában szerepet játszó részletmolekulák és jelátviteli útvonalak még tisztázásra várnak. Ebben a RIGOS projektben kívánatos a lehetséges felelős gének feltárása ezen a nem vizsgált területen microarray módszerrel.

   3-2. Endofenotípus megközelítés a skizofrénia molekuláris genetikai vizsgálatában Az SCH genetikai heterogenitásának kezelésére egy alternatív stratégia a betegség specifikus neurobiológiai jellemzőinek alkalmazása volt egyetlen genetikai változás hatását tükröző endofenotípusként (Lander, 1988). Ebben a tekintetben a folyamatos teljesítményteszt (CPT) hiányosságai az SCH-ra való genetikai érzékenység potenciális endofenotípusának tekinthetők (Chen és Faraone, 2000; Grove és mtsai, 1991; Mirsky és mtsai, 1995; Chen et al. al., 1998).

   A CPT-hiány az SCH-ra való genetikai érzékenység potenciális endofenotípusa (Chen és Faraone, 2000; Grove és mtsai, 1991; Mirsky és mtsai, 1995; Chen és mtsai, 1998).

   Ez az endofenotípus-stratégia sikeres volt a neurofiziológiai hiány, a P50-gátlás csökkenésének feltérképezésében a 15q13-14 kromoszóma lókuszaira (Freedman és mtsai, 1997). A másik neurobiológiai hiányt, a skizofrénia szemkövetési diszfunkcióját a 6p23-21 kromoszómára térképezték fel, ahol a maximális többpontos lod pontszám 4,02 (Arolt és mtsai, 1996). Ez a RIGOS projekt ezt az endofenotípus-stratégiát alkalmazza a kockázati mutációk validálására, különösen a CPT, valamint a P50I és PPI indikátorokkal mért figyelemkárosodás használatával.

   3-3. A heterogenitás kérdése A genetikai és klinikai heterogenitás a fő probléma ezen a vizsgálati területen. Az érvényes klinikai altípus és endofenotípus keresése kritikus fontosságú a tanulmány áttörése szempontjából. GENOP csoportunk jelentős pszichopatológiai adatokkal rendelkezett ezen a területen, és a RIGOS projekt ezt a stratégiát fogja követni.

4. A jelöltek sebezhetőségi génjeinek funkciói Ez a RIGOS projekt ezzel a 11 potenciális sebezhetőségi génnel foglalkozik, amelyeket előző POCOS projektünk azonosított. Ennek a 11 vizsgálandó génjelöltnek a neuronális funkcióit nem jellemezték jól. A 11 jelölt gén közül néhány funkciójával kapcsolatos jelenlegi ismeretek a következők: a GNPAT egy dihidroxi-aceton-foszfát-acil-transzferáz (DHAPAT vagy DAPAT), amely részt vesz az éterfoszfolipid bioszintézisben (Ofman et al., 2001), a NOTCH4 egy heterodimer receptor. a vaszkuláris és ízületi porcfejlődésben (Hayes et al., 2003; Iso és mtsai, 2003) az NRG1 (neuregulin 1) az NRG1 génből alternatív splicing útján előállított izoform fehérjék csoportja, ezek az izomerek kölcsönhatásba lépnek az ERBB receptorral, ill. indukálják a neuronális és gliasejtek növekedését és differenciálódását (Kerber et al., 2003; Fallon és mtsai, 2004). A DAAO (D-aminosav-oxidáz) egy peroxiszomális enzim, amelyet a G72 (D-aminosav-oxidáz aktivátor) aktivál (Chumakov et al., 2002). A CHRNA7 egy nikotinos acetilkolin receptor alegység, amely a ligandum-kapuzott ioncsatornák szupercsaládjába tartozik, és részt vesz a központi idegrendszer fejlődésében (Agulhon et al., 1999; Raux és mtsai, 2002). A PRODH (prolin-dehidrogenáz) egy enzim, amely a prolint Δ-1-pirrolin-5-karboxiláttá (P5C) katalizálja, ami az első lépés a prolin glutamáttá alakításában (Harrison és Owen 2003; Lee és mtsai, 2003). Ennek a génnek a delécióját hiperprolinemiával hozták összefüggésbe (Jacquet et al., 2002). Ezeknek a géneknek az idegsejtekben betöltött funkcionális szerepe további vizsgálatokat tesz szükségessé a skizofrénia lehetséges kóros folyamatának előrejelzésére. Ebben a RIGOS projektben in vitro sejtvonalat használunk funkcionális laboratóriumi vizsgálatok elvégzésére a RIGOS projektben azonosított kockázati mutációk bármelyikének validálására.