基于多巴胺系统基因的精神分裂症相关脑网络的影像遗传学研究

A variety of mental diseases such as schizophrenia have serious impact on people's daily life and work，and bring a heavy burden to their families and society. Dopamine is one of the most important neurotransmitter and critical to the therapy and pathophysiology research of schizophrenia, since that dysfunction of dopaminergic signaling can directly change the brain network, impair cognitive function and behavior. However, to date, the molecular mechanism of schizophrenia is still unclear, the delay of the base research often constraints drug discovery, diagnosis and prevention. We will utilize magnetic imaging data, take the main brain region of the dopamine pathway to build the functional and structural brain network, then estimating the gene haplotype and doing multiple-statistical analysis to find the effect of dopamine-related genes on schizophrenia-related brain networks and connections. These studies including candidate gene-based researches and the interaction of multi-genes will clarify the underlying neurobiological mechanism of “the dopamine hypothesis” for schizophrenia. In addition, we will also using the mediation and moderation models to establish the relationship of the dopamine system genes, brain structure and function, and behaviors. This program, to some extent, is expected to provide new evidences for early diagnosis of disease, drug discovery and the molecular mechanism of schizophrenia.

精神疾病如精神分裂症对个体的生活和工作会产生严重的影响，带来沉重的家庭和社会负担。多巴胺是大脑中重要的神经递质，是精神分裂症治疗和病理生理学研究的关键因素，多巴胺能失调会直接引起人类的行为和认知功能障碍。但是精神分裂症的分子机制仍未完全阐明，基础研究的滞后对药物的开发以及疾病的诊断和预防存在很大的制约。本研究利用磁共振影像数据，选取多巴胺环路内的核心脑区，构建脑功能网络和结构网络作为影像遗传学研究的脑网络内表型，利用基因单倍体型估计以及多基因交互作用的多元统计模型探寻多巴胺系统基因对与精神分裂症相关的脑网络和脑连接的影响，从候选基因的研究到多基因的交互为理解精神分裂症的多巴胺假说提供新的依据。利用中介效应模型和调节效应模型，建立从基因到脑网络以及相应认知和情绪调节功能之间的联系。本项目在一定程度上有望为精神分裂症分子机制的研究，疾病的早期诊断，针对性药物的研发和治疗提供新的线索。

多巴胺是大脑中重要的神经递质，多巴胺能失调会直接引起人类的行为和认知功能障碍。本研究主要利用磁共振影像数据，选取多巴胺环路内的核心脑区，构建脑功能网络和结构网络作为影像遗传学研究的脑网络内表型，进行了以下三个方面：（1）多巴胺系统精神分裂症多基因风险分数对多巴胺环路功能网络的影响；（2）基因单倍体型和环境如何交互影响海马功能和行为；（3）脑岛亚区功能网络和全脑网络在其他精神疾病如抑郁症中的异常表现。本项目利用多巴胺环路功能和结构网络为内表型，研究多基因交互作用以及基因和环境的交互作用，为探寻多巴胺系统基因对与精神疾病相关的脑网络和脑连接的影响提供新的依据。而且本研究利用中介和调节效应模型，建立从基因到脑网络以及相应认知和情绪调节功能之间的联系。本项目通过集成不同水平的数据信息，试图在一定程度上揭示多巴胺环路功能异常在精神疾病发生中的作用。项目执行三年以来，围绕着以上研究内容进行了较为深入的研究，取得了系统的研究成果。在项目资助下目前已发表SCI论文3篇，另有1篇SCI 论文被接受，中文顶级期刊论文1篇。