eLife：科学家发现调控人类生命不同时期脑功能的关键基因

近日，英国爱丁堡大学脑科学家确定了一个对于人类来说至关重要的特殊基因，该基因在极大程度上控制着我们大脑在整个生命过程中的各种变化。

该研究对应文章发表于最新上线的eLife杂志，题为“A genomic lifespan program that reorganises the young adult brain is targeted in schizophrenia”。

1.精确的脑部基因表达：女性大脑比男性老的慢

研究人员发现该基因调控人类生命不同时期脑功能相关基因的表达方式与表达时间，对一系列大脑功能的执行起着至关重要的作用。

研究人员表示，大脑神经细胞中具体基因的表达时间十分精确，他们甚至可以通过大脑组织样本中具体基因的表达来判断这个人的年龄。

科学家分析了现有的人类从胚胎期到78岁之间脑组织样本中的所有基因表达数据，发现不同基因的表达时机在整个生命周期中都以一种十分严格的模式执行着。

在某种程度上，人类的具体年龄决定着大脑中具体基因的表达。同时，研究人员发现与男性相比，这种年龄对基因表达的调控在女性样本中略有推迟，这表明女性的大脑老化得比男性更慢。

不同模式的基因表达轨迹

研究人员发现：与精神疾病相关的大脑基因表达变化大多发生在青壮年期间，约26岁左右。

这些变化影响着与精神分裂症相关的其他基因。

研究人员表示这一发现可以在一定程度上解释为什么精神分裂症患者在年轻成年之前不会出现症状，尽管他们大脑中的疾病相关变异与生俱来。

2.小鼠与人具有相同的脑基因“衰老日历”

动物实验表明，这种大脑基因表达的时间调控机制同样存在于小鼠大脑中，似乎在所有哺乳动物大脑中都存在着一台“衰老日历”，在数百万年之中决定着哺乳动物大脑的发展方向。

为了确定这种有规律的基因表达模式是否为人类特有，研究人员对来自不同年龄段的186只小鼠的转录组数据进行了分析，数据显示与人类基因表达模式相比，小鼠不同年龄段基因的表达水平与人类相似。虽然以前对啮齿类动物和人类年龄的研究相对较少，但是我们的结果与先前使用物种比较模型预测的结果相一致。

综上所述：尽管小鼠与人类的寿命相差甚大，但这两种哺乳动物共享相对保守的脑基因表达模式。

小鼠和人类不同年龄段的基因表达模式

3.基因可预测精神分裂发病时间！

接下来，研究人员计划对这一机制的具体过程进行进一步地阐明，为大脑衰老的治疗提供潜在的新方法。同时，研究人员表示这一研究同样能够对青少年精神分裂症和其他精神健康问题提供新的解决方式。

研究人员指出，先前的研究结果表明突触后蛋白与精神分裂症的遗传易感性相关。由此研究人员大胆提出假设：有规律的基因表达机制可能与精神分裂症的发病年龄相关，换句话说，可以根据基因表达情况预测精神分裂的发病时间。

首先研究人员分析了多组遗传数据，例如GWAS数据，并应用了多种分析方法。不出所料，数据显示特定的基因表达水平能够作为预测精神分裂发作时间的参考标准，并且数据显示男性的精神分裂发病时间明显早于女性。

精神分裂症相关基因在不同年龄段的表达水平

爱丁堡大学认知实验基因主任Seth Grant教授说：“这一遗传调控机制的发现为人们了解整个生命中的大脑行为和大脑疾病提供了一种全新的方式。”

爱丁堡大学临床脑科学中心研究科学家Nathan Skene博士则表示：“很多人认为我们的大脑会随着年龄的增长而逐渐丧失很多功能，但我们的研究表明，大脑老化受到基因的严格控制。”

参考文献：Nathan G Skene et al, A genomic lifespan program that reorganises the young adult brain is targeted in schizophrenia, eLife (2017). DOI: 10.7554/eLife.17915

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