大脑中的基因活动取决于遗传背景

艾伦脑科学研究所(Allen Institute for Brain Science)的研究人员发现，在具有不同遗传背景的个体中，相同的基因在大脑中具有不同的活动模式。这些发现可能有助于解释治疗药物的疗效和副作用的个体差异，从而对个体化医疗有启示。这项研究发表在本周的网络版早期版美国国家科学院院刊。

在这项研究中，作者比较了大脑49种不同的药学相关基因在七个遗传上不同的小鼠中表达或打开，具有已知的谱系关系。通过分析203个不同的脑区域超过15,000个薄部分组织，它们精确地映射了这些基因的活性，下降到单个细胞的水平。基因均编码众所周知的药物的分子靶标，例如抗抑郁药，抗精神病药和止痛药，包括Prozac，Imitrox和Aricept。

在不同遗传基团或菌株的小鼠之间表现出的表达模式中，检查的超过一半的基因显示出醒目，局部化差异。例如，多巴胺D2受体基因 - 编码Zyprexa作用的靶标，用于精神分裂症和双极性障碍的药物 - 在一个小鼠菌株中称为Entorhinal皮质的内存相关区域中，是活跃的，但不在其他区域中。由于大脑的不同部分具有不同的功能，因此基因活动定位的变化可能具有功能含义。

艾伦脑科学研究所(Allen Institute for Brain Science)首席执行官艾伦·琼斯(Allan Jones)说，“很明显，要理解基因如何转化为个体和物种之间的行为和其他差异，我们需要超越基因本身的遗传序列。”“我们的研究结果表明，遗传背景——即包含单个基因组的特定基因变体的混合——可以影响特定基因的活动如何被调节以及在何处表达。”

研究中的数据一直表明，更接近的遗传亲属在基因表达模式中表现出更少的差异，而更远的亲属表现出更大的变化。有趣的是，研究人员发现，遗传菌株之间的表达变化更容易在大脑的区域内发现，这些区域最近进化。这些地区最常与高阶函数相连，例如认知，社会行为，学习和记忆。

琼斯说:“这项研究显示了如何使用大规模数据集来揭示基本的生物模式，否则这些模式很可能会被忽略。”“个体和物种之间的许多重要差异可能是由基因表达中许多微小但明显的差异组合而成的。”

琼斯补充说:“我们正在进行的艾伦人脑图谱项目将提供多个捐赠者大脑的基因表达数据，这将帮助研究人员将这些结果从动物模型转化为人类系统。”

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