心理研究 | 中國科學家定位了抑鬱症的“藏身之處”

3月20日，西湖大學楊劍課題組在《自然》上發表研究論文，向全球科學家開放了一項名叫gsMap的新方法——利用這項方法，他們繪製出一張從疾病到細胞分佈的“導航圖”，並成功定位到了精神分裂症、抑鬱症等複雜疾病的相關細胞及其空間分佈。

人的行為特徵比如愛喝咖啡、生理特徵比如高矮胖瘦，以及更容易得什麼病，大多受到遺傳變異，也就是基因的影響。楊劍課題組多年來聚焦統計遺傳學研究，擅長在海量數據中找出複雜疾病與遺傳變異之間的關聯，並據此尋找潛在的治療靶點基因。

過去，全球科學家通過全基因組關聯研究（GWAS），成功鑒定出大量與複雜疾病和人體特徵相關的遺傳變異，但這一技術無法解釋這些變異如何通過人體中哪些特定細胞影響疾病的發生與發展。

“每個細胞都應該有一組活躍表達的標簽基因，這組基因就像是細胞的身份證，反映了細胞的類型、狀態、空間位置等資訊。”楊劍團隊注意到近年來逐步成熟的一項新技術——空間轉錄組（ST），“GWAS關聯了複雜疾病與特定基因，ST關聯了特定基因與細胞位置，能否開發出一項新方法，以基因為橋，把疾病和細胞對應起來？”

針對目前ST數據噪聲較大的局限，研究團隊引入圖神經網路（GNN），一種人工智慧方法，對ST數據進行降噪和平滑處理。經過反覆修改與調試，一個創新性的數據分析模型成功落地，不僅能夠“認出”複雜疾病所對應的細胞類型，還能“追蹤”到這些細胞在人體中的位置。

也就是説，他們成功做出了一張尋找疾病相關細胞的“導航圖”。

由gsMap“導航”，研究團隊發現，不論是精神分裂症還是抑鬱症，都與谷氨酸能神經元有顯著關聯，但在對應不同疾病時，它們的分佈位置是不同的。

與精神分裂症關聯的谷氨酸能神經元，集中分佈于大腦皮層和海馬區域，這些位置與智商相關的細胞位置非常接近，甚至有重疊。進一步分析結果顯示，在狹長形狀的海馬CA1區域，越接近背側方向的谷氨酸能神經元，其鈣離子信號轉導及調控基因表達越活躍，與精神分裂症的相關性也越高，呈線性上升。這個結果加深了我們對精神分裂症的理解，也有助於打開未來用藥和治療的思路。

而與抑鬱症關聯的谷氨酸能神經元，則集中分佈在中腦和內側前額葉皮層深部。結合現有藥物數據庫，他們發現活躍在這個位置的基因，與精神藥物靶向的基因重合度較高，是其他大腦皮層區域的16倍，突顯了該腦區在抑鬱症干預和靶向治療中的潛在作用。

目前，西湖大學楊劍課題組已將這項gsMap演算法封裝為開源軟體。“一個課題組的奇妙想法，將變成許許多多課題組的工具，希望幫助更多人照亮前行的路。”楊劍説。（光明日報全媒體記者晉浩天）