跨越一生的大脑基因表达图谱问世

　　

生物通报道：来自NIH认知与精神病研究组，Illuminato生物技术公司等处的研究人员发表了题为“Temporal dynamics and genetic control of transcription in the human prefrontal cortex”的文章，发现在人的整个一生当中，大脑的工作和功能虽然几乎不变，但是其基因表达却发生了变化，这将有助于深入分析大脑失序疾病，比如精神分裂症和自闭症等。这一研究成果公布在Nature杂志上。

早在19世纪，科学家就意识到大脑是一个精细的结构，如果能了解了整个大脑的基因活性，科学家就有可能更精确地将大脑解剖学、遗传学和相关疾病联系起来研究，意义十分重大。2003年，有科学家寻求利用微阵列技术测定小鼠大脑基因活性，但至今对于人整个一生当中，大脑基因表达的情况，科学家们还并不清楚。

在这篇文章中，研究人员利用一些基因组分析技术，完成了来自大脑前额叶皮层的全基因组范围遗传学（DNA），和基因表达（RNA）分析，这269份样品涉及了人类整个生命周期中的不同阶段。

研究人员发现在不同的生命时期，基因行为有很大变化，而且其中有个特殊时期：胎儿期的大脑在基因活动上发生了巨大的变化，许多之前表达大量mRNA的基因，在出生后就突然的下降了，这在胎儿期变化比其它任何时间都要快。

在Nature的另外一篇文章中，耶鲁大学的研究人员分析了57个大脑不同基因的mRNA水平，这两份研究结果都表明许多在出生后表达下降的基因，到老年期又活动激增，其中最大的变化发生在胎儿期，然后下降直到中年期，在50-70岁时表达从新变得相当高。

这些研究都有助于解析大脑是如何成长和衰老的，也有助于深入分析大脑失序疾病，比如精神分裂症和自闭症等。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Temporal dynamics and genetic control of transcription in the human prefrontal cortex

Previous investigations have combined transcriptional and genetic analyses in human cell lines1, 2, 3, but few have applied these techniques to human neural tissue4, 5, 6, 7, 8. To gain a global molecular perspective on the role of the human genome in cortical development, function and ageing, we explore the temporal dynamics and genetic control of transcription in human prefrontal cortex in an extensive series of post-mortem brains from fetal development through ageing. We discover a wave of gene expression changes occurring during fetal development which are reversed in early postnatal life. One half-century later in life, this pattern of reversals is mirrored in ageing and in neurodegeneration. Although we identify thousands of robust associations of individual genetic polymorphisms with gene expression, we also demonstrate that there is no association between the total extent of genetic differences between subjects and the global similarity of their transcriptional profiles. Hence, the human genome produces a consistent molecular architecture in the prefrontal cortex, despite millions of genetic differences across individuals and races. To enable further discovery, this entire data set is freely available (from Gene Expression Omnibus: accession GSE30272; and dbGaP: accession phs000417.v1.p1) and can also be interrogated via a biologist-friendly stand-alone application (http://www.libd.org/braincloud).