研究人员使用下丘脑模型推断与睡眠 青春期等相关的基因

费城，2021 年 11 月 19 日——费城儿童医院 (CHOP)研究人员领导的一项研究表明，下丘脑是一个众所周知的难以研究的大脑区域，涉及与多种身体功能相关的几个基因。这些发现可以帮助临床医生确定由下丘脑调节的许多重要特征(例如睡眠、压力和生殖)功能障碍的潜在原因。

研究结果今天发表在《自然通讯》杂志上。

下丘脑通过影响各种重要功能(包括食欲和口渴、青春期和生殖时间、睡眠周期和体温)来帮助维持健康和稳定的新陈代谢。然而，下丘脑位于大脑的中心，因此很难研究与这些特征相关的基因调控。

为了克服这一障碍，研究人员使用胚胎干细胞 (ESC) 模型来研究下丘脑发育过程中的基因表达。该模型使他们能够首先在下丘脑祖细胞(在它们完全发育为下丘脑之前的细胞)中研究遗传结构，然后在弓状核样下丘脑神经元中进行研究。下丘脑包含几种不同的神经元亚型，研究人员整合了各种全基因组关联研究 (GWAS) 的结果，以暗示驱动由下丘脑调节的特定特征的基因。

“通过研究这些细胞模型的三维基因组结构，我们可以看到下丘脑在不同发育阶段如何形成的动态过程，”该研究的资深作者、空间与科学中心主任Struan FA Grant 博士说。功能基因组学和 Daniel B. Burke 授予 CHOP 糖尿病研究主席。“我们在这项研究中获得的信息为我们提供了有关与下丘脑功能相关的疾病的更具体信息。”

格兰特和他的合作者评估了与青春期、体重指数、身高、双相情感障碍、睡眠和重度抑郁症等相关的变异。他们确定了与这些特征相关的已知基因和新基因。例如，他们的数据证实了基因的BDNF在影响体重指数和肥胖风险中的作用。研究中确定的另一个感兴趣的基因是PER2，它与睡眠调节有关。

从这项研究中确定的所有数据都将公开。许多研究的疾病可能是由其他因素引起的，因此这些发现将帮助研究人员区分哪些基因在该组织中发挥更重要的作用，进而为临床实践提供信息。例如，体重指数可能会受到基因变异的影响，这些变异在下丘脑或脂肪组织细胞中发挥作用，因此能够区分基因和后续组织或激素运作的背景可以导致更个性化的治疗选择。

“我们从这项研究中获得的数据集允许其他研究人员在对患者进行基因检查时确定哪些疾病或状况是相关的，”格兰特说。“随着有关下丘脑的更多信息被了解，可以针对该数据集查询这些信息，并有可能确定多种疾病的治疗靶点。”

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