Wissenschaftler finden Zelltypen hinter Schizophrenie
Die Biologie der Schizophrenie ist schwer zu untersuchen, da Hunderte von Genen an der Krankheit beteiligt sind. Jetzt haben Wissenschaftler die wenigen Zelltypen identifiziert, die hinter der Krankheit stehen.
Das internationale Team - angeführt von Forschern des Karolinska Institutet in Schweden und der Universität von North Carolina in Chapel Hill - sagt, dass die Arbeit es einfacher machen sollte, Experimente zu entwerfen, die zu neuen, verbesserten Behandlungen führen.
Ein Bericht über die Zusammenarbeit findet sich in einem wissenschaftlichen Artikel, der kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Naturgenetik.
„Mit den Ergebnissen dieser Studie“, sagt der Co-Senior-Studienautor Jens Hjerling-Leffler, Assistenzprofessor und Leiter der Forschungsgruppe in der Abteilung für Medizinische Biochemie und Biophysik am Karolinska Institutet, „geben wir der wissenschaftlichen Gemeinschaft die Möglichkeit, sich zu konzentrieren ihre Bemühungen, wo es maximale Wirkung erzielen wird. “
Schizophrenie ist eine schwere und behindernde langfristige psychische Erkrankung, von der weltweit mehr als 21 Millionen Menschen betroffen sind.
Die Krankheit beeinträchtigt das Verhalten und die menschlichen Eigenschaften, die viele nicht betroffene Menschen für selbstverständlich halten, wie Wahrnehmung, Denken, Sprache, Emotionen und ein „Selbstgefühl“.
Häufige Symptome sind: Halluzinationen, bei denen Stimmen gehört und „Dinge gesehen“ werden, von denen andere sagen, dass sie nicht vorhanden sind; und Wahnvorstellungen oder das Festhalten an falschen Überzeugungen.
Medizinische Behandlung und psychologische Unterstützung können effektiv sein, aber selbst mit dieser Hilfe kann es sehr schwierig sein, Qualifikationen zu erlangen, einen Job zu behalten und ein produktives Leben zu führen, wenn man sich mit einer solchen Behinderung in der Welt zurechtfindet.
Neue Werkzeuge zur „Transformation“ der biologischen Forschung
Die Ursachen der Schizophrenie sind schwer zu bestimmen. Wissenschaftler glauben, dass verschiedene Faktoren beteiligt sein können, einschließlich Wechselwirkungen zwischen Genen und Umwelt, wie z. B. Probleme bei der Geburt und Exposition gegenüber Viren.
Bei der Identifizierung der genetischen Faktoren wurden erhebliche Fortschritte erzielt, wenn man die Hunderte von Genen berücksichtigt, die Studien jetzt mit Schizophrenie in Verbindung gebracht haben.
Da jedoch jedes Gen nur eine geringe Wirkung ausübt, ist es sehr schwierig zu entscheiden, auf welche Gene sich in Forschungsexperimenten und in der Behandlungsentwicklung konzentrieren soll.
Der Schwerpunkt dieser kürzlich durchgeführten Studie liegt auf der Beziehung von Zelltypen - die durch Genkarten charakterisiert werden können - zu Krankheiten. Solche Untersuchungslinien sind jetzt dank eines neuen Tools namens "Einzelzelltranskriptomik" möglich.
Die Einzelzelltranskriptomik „verändert unser Verständnis der Biologie“, indem sie es Wissenschaftlern ermöglicht, das Ausmaß der Genexpression in Einzelzellen zu quantifizieren.
Genexpressionskarten
Für die neue Studie erstellten die Forscher Genexpressionskarten für jeden Zelltyp im Gehirn und verglichen sie mit der detaillierten Liste der Hunderte von Schizophrenie-verwandten Genen.
Dies half ihnen, die spezifischen Zelltypen zu identifizieren, die wahrscheinlich am meisten zur Störung beitragen, sowie diejenigen, die wahrscheinlich am wenigsten zur Störung beitragen.
"Wir haben festgestellt", bemerken die Autoren, "dass die genomischen Ergebnisse der gemeinsamen Variante konsistent auf Pyramidenzellen, mittelstachelige Neuronen (MSNs) und bestimmte Interneurone abgebildet werden, aber weit weniger konsistent auf Embryonal-, Vorläufer- oder Gliazellen."
Sie fanden auch heraus, dass die beitragenden Zelltypen mit bestimmten Strukturen und Teilen des Gehirns verbunden sind und „unterschiedliche“ Effekte ausüben können.
"Das mit MSNs verbundene genetische Risiko", so die Autoren weiter, "überschnitt sich nicht mit dem von glutamatergen Pyramidenzellen und Interneuronen, was darauf hindeutet, dass verschiedene Zelltypen bei Schizophrenie eine biologisch unterschiedliche Rolle spielen."
Das Team schlägt vor, dass die Ergebnisse als „Roadmap“ für die Erforschung neuer Therapien dienen könnten.
"Separate Medikamente für jeden Zelltyp?"
"Eine Frage jetzt", erklärt der Co-Senior-Studienautor Patrick Sullivan, der Professuren sowohl in der Abteilung für medizinische Epidemiologie und Biostatistik am Karolinska Institutet als auch in der Abteilung für Genetik und Psychiatrie an der Universität von North Carolina innehat, "ist, ob diese Gehirnzellen Typen hängen mit den klinischen Merkmalen der Schizophrenie zusammen. “
Solche Fragen helfen beispielsweise herauszufinden, ob das Ansprechen auf die Behandlung schlechter ist, wenn ein Zelltyp besonders dysfunktionell ist. Eine Funktionsstörung in einem anderen Zelltyp kann auch zu langfristigen Nebenwirkungen wie kognitiven Problemen führen.
"Dies hätte wichtige Auswirkungen auf die Entwicklung neuer Therapien, da für jeden betroffenen Zelltyp möglicherweise separate Medikamente erforderlich sind", erklärt Prof. Sullivan.
Das Team ist der Ansicht, dass wir dank der neuen Tools wie der Einzelzelltranskriptomik Durchbrüche in unserem Verständnis der Biologie anderer komplexer Erkrankungen wie Depressionen, Autismus und Essstörungen erwarten können.
"Dies markiert einen Übergang, wie wir mithilfe großer genetischer Studien die Biologie von Krankheiten verstehen können."
Prof. Jens Hjerling-Leffler
