西湖大学研究团队开发出一种名为“gsMap”的新方法，绘制出一张从复杂疾病到相关细胞分布的“导航图”，并成功定位了抑郁症、精神分裂症等疾病的相关细胞及其空间分布。20日，相关论文发表于国际权威学术期刊《自然》。
论文通讯作者、西湖大学生命科学学院教授杨剑表示，抑郁症、精神分裂症等精神类疾病病变表现不显著，往往“悄悄发生在隐秘角落”。过去，全球科学家通过全基因组关联研究，成功鉴定出大量与复杂疾病和人体特征相关的遗传变异，但这一技术还无法解释这些变异如何通过人体中哪些特定的细胞影响疾病的发生发展。
“每个细胞都应该有一组活跃表达的标签基因，这组基因就像是细胞的身份证，反映了细胞的类型、状态、空间位置等信息。”杨剑和团队结合全基因组关联研究技术、空间转录组技术，并引入人工智能图神经网络技术，创新开发出数据分析模型“gsMap”。
杨剑表示，“gsMap”不仅能够“认出”复杂疾病所对应的细胞类型，还能“定位”这些细胞在人体中的位置。有了这张寻找疾病相关细胞的“导航图”后，研究团队发现，抑郁症与精神分裂症都与大脑中的谷氨酸能神经元显著关联，但在对应不同疾病时，谷氨酸能神经元的分布位置不同。
例如与抑郁症关联的谷氨酸能神经元，集中分布在中脑和内侧前额叶皮层深部。结合现有药物数据库，研究团队发现活跃在这个位置的基因，与精神药物靶向的基因重合度较高，是其他大脑皮层区域的16倍，凸显了该脑区在抑郁症干预和靶向治疗中的潜在作用。而与精神分裂症关联的谷氨酸能神经元，集中分布于大脑皮层和海马区域，这些位置与智商相关的细胞位置非常接近，甚至有重叠。进一步分析结果显示，在大脑中狭长的“海马CA1区”，越接近背侧方向的谷氨酸能神经元，其钙离子信号转导及调控基因表达越活跃，与精神分裂症的相关性也越高。
研究人员表示，这一结果将为未来用药和治疗提供新思路。（记者朱涵）