ИИ помогает решить сложную генетическую загадку шизофрении

Шизофрения остается одной из самых сложных загадок современной генетики. В отличие от заболеваний, вызванных одной мутацией, это расстройство возникает из-за комбинации сотен генетических вариантов, каждый из которых вносит небольшой вклад в работу разных мозговых процессов. Одни варианты влияют на развитие нервной ткани, другие нарушают связь между нейронами или организацию мозговых контуров. Вместе они повышают риск развития болезни. Чтобы разобраться в этом хитросплетении, ученым недостаточно найти один корень проблемы — нужно понять, как гены взаимодействуют друг с другом и образуют ли биологические сети, усиливающие риск. Для этого используются вычислительные модели на основе искусственного интеллекта, восстанавливающие согласованную активность тысяч генов в человеческом мозге.

Новое исследование, опубликованное в Nature Genetics, дает одну из самых подробных на сегодняшний день картин генетической архитектуры шизофрении. Авторы идентифицировали 766 генов, связанных с заболеванием, причем 641 из них не фигурировали в предыдущих транскриптомных анализах. Многие из этих генов удалось обнаружить благодаря дальним регуляторным сигналам — это подтверждает идею о том, что гены, участвующие в болезни, работают как взаимосвязанная сеть, а не как изолированные элементы.

Исследователи сравнивают результат с включением света в целом квартале: раньше были видны лишь отдельные освещенные дома, теперь вырисовывается гораздо большая часть генетической карты заболевания. Варианты генов не действуют по отдельности, а координируются и сообща увеличивают риск развития шизофрении. В работе проанализированы данные более 102 тысяч человек, а также образцы мозговой ткани из шести областей мозга, полученные от сотен доноров. В проекте участвовали специалисты Института развития мозга Либера, Университета Бари и десятков психиатрических центров в разных странах.

По оценкам Всемирной организации здравоохранения, шизофренией страдают около 23 миллионов человек — примерно один из 345 жителей планеты. Специалисты давно признают важную роль генетики, но до сих пор не знают, как именно многочисленные биологические факторы взаимодействуют между собой. Наследственная отягощенность повышает риск, но не предопределяет его: у некоторых людей с больными родственниками болезнь никогда не развивается, а другие получают диагноз без известной семейной истории.

Заболевание меняет восприятие реальности и обычно проявляется галлюцинациями и бредом. Оно также может приводить к социальной изоляции, потере мотивации, проблемам с вниманием, памяти и расстройствам мышления. Для многих исследователей разнообразие симптомов как раз отражает сложность биологических механизмов, лежащих в основе расстройства. По-видимому, нет какого-то одного гена-виновника — есть обширная сеть взаимодействующих процессов. Благодаря новым данным ученые теперь могут точнее изучать поведение болезни и искать потенциальные методы лечения.