Пилотный проект МАГК (математика, генетика, когнитивные науки)

Данные, которые появились и продолжают накапливаться в мире в результате применения новых технологий геномного секвенирования, включают не только новые геномные данные, но также целый ряд дополнительной информации об отдельных индивидах, их образе жизни, сопутствующих патологиях или фенотипических особенностях, которая, с одной стороны, отражает структуру и особенности функционирование индивидуального генома, а с другой - является источником данных о механизмах регуляции генов и функций организма. Перспективным подходом для понимания молекулярных регуляторных путей, которые лежат в основе поведения и сознания, и который стал возможен только в настоящее время в связи с накоплением большого числа данных, является междисциплинарный подход, основанный на разработке и использовании новых методов статистического анализа данных, методов машинного обучения и моделирования обработки и анализа экспериментальных геномных данных, дополненных индивидуальной информацией по исследованным геномам.

В рамках предлагаемой программы для достижения поставленной цели планируется:

Исследовать связи генетических вариантов в серии генов-кандидатов и эпигенетических факторов с эндофенотипами (например, активностью альфа ритма, уровнем стресса и др.) на выборках одаренных студентов и школьников.

Провести ОМИКС исследования (геномика, транскритомика и эпигеномика) на выборках людей с разными когнитивными способностями и когнитивными нарушениями (например, мягкими когнитивными нарушениями: mild cognitive impairments (MCI)).

Выявить генетические и эпигенетические факторы, влияющие на снижение когнитивных способностей у пациентов с мягкими и тяжелыми формами когнитивных нарушений.

Изучить роль генетических и эпигенетических факторов и их взаимодействия в процессах нарушения когнитивных способностей при психопатологиях человека.

Для достижения поставленной цели будет использован комплексный междисциплинарный подход, включающий использование методов сразу нескольких научных дисциплин: генетики и геномики, математики и когнитивных наук.

Анализ данных геномного секвенирования и данных широкогеномных ассоциаций (GWAS) индивидов с различными когнитивными способностями, в том числе, в группах с крайними показателями - наиболее высокими и наиболее низкими способностями); создание и сравнительный анализ эпигенетических карт ДНК-метилирования и транскриптомов образцов тканей (кровь и мозг) у лиц с нормальными когнитивными способностями и лиц с нарушениями памяти, сознания и/или интеллекта (деменции, аутизм, шизофрения); на основе интегративных генетических и эпигенетических данных создание карты генов, влияющих на когнитивные способности, память и их нарушения; предполагается выявить потенциальные биологические маркеры и молекулярные мишени для коррекции когнитивных способностей или их патологических нарушений, например, в детстве (аутизм) или возрасте (деменции).

Актуальность проекта

Когнитивные способности являются уникальной и важнейшей характеристикой человека в современном обществе, так как, индивидуальные различия в когнитивных способностях разных людей тесно связаны со многими другими важными индивидуальными характеристиками и особенностями, включая такие, как образование, вид профессиональной деятельности, здоровье и продолжительность жизни.

Научная и практическая значимость проекта

В настоящее время уже обнаружен ряд мутантных генов ответственных за редкие формы деменций, однако до сих пор остаётся неясным общий молекулярный механизм, ведущий непосредственно к нарушению памяти или избирательной гибели нейронов в специфических отделах мозга (ответственных за формирование и хранение памяти), а также мало что известно о молекулярно-генетических факторах ответственных за индивидуальные различия в когнитивных способностях и памяти у разных людей.

Малоисследованными остаются молекулярные механизмы ответственные за формирование когнитивных способностей в норме и при патологиях.

В связи с этим поиск и исследование ключевых молекулярно-генетических факторов, ответственных за функционирование когнитивных способностей
(в частности, памяти), а также связанных с её нарушениями (в том числе, в процессе развития или старения), являются приоритетными направлениями исследований в области геномики, имеющими конечной целью обеспечение здоровой жизни человека, а также разработку эффективных мер для развития и сохранения его когнитивных способностей.

Ожидаемые результаты

Выявлены гены, ответственные за когнитивные способности и их нарушения.

Выявлены факторы, влияющие на снижение когнитивные способностей у пациентов с мягкими и тяжелыми формами когнитивных нарушений.

Исследование генетических и эпигенетических факторов и их взаимодействия при сохранении и нарушении когнитивных способностей при психопатологиях.

Выявлены ранние нейрофизиологические и биологические маркеры когнитивных нарушений до их клинических проявлений.

Выявлены фармакологические мишени для лечения когнитивных нарушений.

Партнеры