Значительный прогресс в изучении связи между познанием и генетикой был достигнут благодаря исследованию, проведенному аспирантами Монреальского университета Гийомом Юге и Томасом Ренном под руководством медицинского генетика Себастьена Жакмона, доцента кафедры педиатрии и научного сотрудника медицинского университета CHU Saint-Justine, аффилированного с Университетом Монреаля.

Исследование, опубликованное в журнале Cell Genomics , посвящено изучению того, как вариация числа копий (CNV) определенных сегментов ДНК может влиять на когнитивные способности.

Проанализировав CNV почти 260 000 человек из общей популяции, ученые смогли сравнить CNV и когнитивные способности каждого человека, чтобы определить эталонную модель — своего рода «карту» эффектов CNV на когнитивные способности, такие как коэффициент интеллекта и память, — и установить связи между этими CNV и достижениями в мозге, а также в других органах и тканях.

По словам соавторов, это исследование открывает путь для новых диагностических стратегий, методов лечения и непрерывной помощи при расстройствах неврологического развития .

Чему мы можем научиться у CNV
Обычно у каждого индивидуума есть две копии каждого гена, по одной унаследованной от каждого родителя. Однако часто будут наблюдаться вариации в количестве копий определенных сегментов у каждого индивидуума. Эти вариации могут быть потерями (делециями) или приобретениями (дупликациями), при которых у индивидуума будет меньше двух копий или больше двух копий данного сегмента соответственно.

Большинство этих вариаций не оказывают существенного влияния на здоровье человека, но некоторые из них могут способствовать возникновению болезней или генетических синдромов . Интерпретация воздействия CNV основана на генетической информации, содержащейся в генах, присутствующих в данной последовательности ДНК. Эти CNV могут изменять экспрессию генов , либо увеличивая ее в случае дупликации, либо уменьшая в случае делеции.

Некоторые изменения в генетической экспрессии связаны с влиянием на когнитивные способности. Например, в исследовании делеции в подкорковых структурах мозга, где экспрессия генов особенно сильна, показали выраженные негативные эффекты на когнитивные функции, в отличие от дупликаций, которые, по-видимому, оказывают более существенное влияние, когда дело касается генов в коре.

Кроме того, результаты этого исследования показывают, что определенные дупликации оказывают защитный эффект против нейродегенеративных расстройств.

«Мы наблюдали первую генетическую дупликацию, которая могла бы предотвратить снижение когнитивных способностей», — сказал Хьюге, научный сотрудник лаборатории Жакмона. Фактически, добавил он, пожилые участники исследования, у которых были эти дупликации, показали меньший спад когнитивных способностей, чем другие участники того же возраста.

Графическая аннотация. Кредит: Cell Genomics (2024). DOI: 10.1016/j.xgen.2024.100721

Новые связи с органами, не относящимися к мозгу
Одним из инновационных аспектов этого исследования является анализ органов, отличных от мозга. Таким образом, Хьюге и Ренн наблюдали, что CNV генов, экспрессируемых в других органах, теоретически независимых от мозга, также влияют на когнитивные функции.

Это исследование особенно убедительно демонстрирует влияние CNV на многие органы, тем самым помогая объяснить сопутствующие заболевания (не церебрального характера), наблюдаемые у пациентов с умственной отсталостью.

Исследователи утверждают, что благодаря картированию ДНК эти открытия открывают путь к более широкому пониманию того, как генетические изменения, затрагивающие различные органы, взаимодействуют с функцией мозга, и иллюстрируют важность принятия целостного подхода к изучению когнитивных или нейроразвивающих расстройств в общей популяции.

Новые перспективы в когнитивной и нейроразвивающей медицине
По их мнению, это исследование знаменует собой поворотный момент в понимании генетических основ когнитивных способностей и нарушений нейроразвития, поскольку теперь специализированные группы могут использовать эти «карты» в будущих исследовательских проектах, а также открываются новые возможности для ранней диагностики, персонализированного лечения и управления рисками.

Исследователи полагают, что, связывая генетику и понимание сложных биологических взаимодействий между мозгом и другими органами, их работа может изменить наш подход к когнитивным расстройствам, предложив новые пути профилактики и инновационного лечения, одновременно улучшая качество жизни пациентов.

Подводя итог, можно сказать, что появляется новый взгляд на познание, предполагающий, что на него влияет не только работа мозга, но и весь организм, как экосистема.

Что касается ухода, одной из основных целей этого исследования было позволить врачам лучше понять риски CNVs и персонализировать медицинское управление в соответствии с генетическим профилем человека. Например, инструмент прогнозирования, разработанный командой, позволяет оценить влияние дупликаций и делеций на IQ и на нарушения нейроразвития, такие как аутизм.

«Это позволяет врачам лучше адаптировать свою диагностику, используя генетические данные в качестве отправной точки», — сказал Уге.

Выявляя «рискованные» ХНВ, врачи смогут предвидеть потенциальные негативные последствия и предлагать более качественную последующую помощь и целенаправленные вмешательства.

Например, в случае генетической делеции, которая, как полагают, оказывает сильное влияние на когнитивные способности у маленького ребенка , направленного в клинику из-за задержки моторных навыков, ребенок может получить соответствующую поддержку задолго до появления когнитивных симптомов. Такой проактивный подход может смягчить долгосрочные последствия нарушений нейроразвития.

Соавторы полагают, что, хотя еще многое предстоит сделать для подтверждения этих открытий и их клинического применения, достижения, достигнутые командой UdeM и CHU Sainte-Justine, открывают множество вдохновляющих путей для будущего персонализированной неврологической медицины.

По их словам, благодаря подробным картам различных эффектов изменений в сегментах ДНК, исследование указывает путь вперед для других исследователей.