全球重大合作项目！揭示大脑灰质遗传结构

一项重大的国际合作生成了第一张大脑皮层的基因图谱，确定了300多个影响大脑皮层结构并在心理活动中发挥作用的基因变异！

　　

Jason Stein

大脑外层相对较薄、折叠的“灰质”层，对思考、信息处理、记忆和注意力至关重要。此前科学家怀疑大脑皮层表面积和厚度的遗传基础与精神分裂症、双相情感障碍、抑郁症、注意缺陷多动障碍（ADHD）和孤独症等多种精神特征有关，但目前还未得到太多证据。

十年前，为寻找200多个基因组区域和300多个影响大脑皮层结构并可能在精神和神经疾病中发挥重要作用的特定基因变异，在北卡罗来纳大学医学院遗传学系助理教授Jason Stein、南加州大学马克和玛丽·史蒂文斯神经成像和信息学研究所副所长Paul Thompson、澳大利亚柏QIMR格霍夫医学研究所的Sarah Medland领导下，来自184个不同机构的360多名科学家共同创立了ENIGMA联盟，数百名成像基因组学研究人员，根据大脑成像和遗传数据了解大脑结构、功能和疾病。近日，《Science》杂志报道了该项目的第一个成果。

Stein说：“60多个MRI扫描和基因分型合作机构的鼎力合作是ENIGMA联盟王冠上的珍宝。”

研究人员对5万多人的核磁共振扫描和DNA进行了研究，以确定影响大脑结构的306种基因变异，从而阐明遗传学如何导致个体大脑皮层差异。基因变异或变化是使我们独一无二的微小基因差异。一般来说，有些变异会导致头发颜色或血型的差异，有些与疾病有关。然而，数百万个基因变异中的大多数都缺乏已知的定义。这就是为什么精确定位与皮质大小和结构相关的基因变异是一件大事。Stein和同事们认为他们新的大脑基因路线图将有助于解释某些基因如何影响个体的大脑物理结构和神经后果。

这篇《Science》的主要研究成果包括：

一些基因变异与皮质折叠有关，可以通过表面积衡量，而其他基因变异与皮质厚度有关。

决定表面积的基因与胎儿皮层的早期发育有关，而厚度似乎是由成人皮层中活跃的基因驱动的。

有抑郁或失眠遗传风险的人在基因上倾向于拥有较低的表面积，而有帕金森氏病遗传风险的人往往拥有较高的表面积。

该项目的规模很大，因此能在世界范围内发现促进大脑发育和衰老的特定基因。

“我们以前对影响大脑的基因的理解大多来自小鼠等模型系统，”Stein说。“在小鼠中我们可以找到基因，敲除基因，或者过度表达基因，看看它们如何影响大脑的结构或功能。但这存在几个问题。”

第一个问题，很简单，老鼠不是人。我们只能在人脑中研究许多人类特有的特征。

“老鼠的遗传基础与人类的遗传基础非常不同，”Stein说，“尤其是在基因组的非编码区域。”

只有3%的人类基因组编码蛋白质，人类基因组的绝大多数被称为非编码基因组，这个区域的大部分DNA老鼠和人类并不共享。非编码基因组由能够调节其他基因表达的微小分子开关组成。这些开关不会直接改变蛋白质的功能，但会影响蛋白质的表达量。大多数与精神疾病相关的基因变异都存在于基因组的非编码区。

现在，科学家们有了人类大脑基因图谱的第一手资料，未来他们将能回答许多有关基因对大脑和疾病有何影响的重要课题。

原文检索：The genetic architecture of the human cerebral cortex

（生物通：伍松）