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发现遗传声音底层语言和阅读障碍

耶鲁大学研究人员使用英飞纳姆数组和HiSeq系统发现基因变异与发展语言和阅读障碍有关。

发现遗传声音底层语言和阅读障碍

发现遗传声音底层语言和阅读障碍

介绍

语言形式的线程持有人类在家庭和社区。它让我们表达我们的需求,召唤帮助,分享我们的内心的希望和愿望。我们大多数人发现言语交流的一种简单、直观的方法。然而,对于个人估计~ 10%有语言障碍,包括发育性语言障碍(困难掌握语言的基础,如语法)或特定的阅读障碍(麻烦掌握阅读,尽管智力正常),这是一点也不简单。1语言障碍包括困难说话或写作的语言;理解意义、语法、语法;或阅读和拼写。集群,因为许多这些疾病在家庭中,科学家们一直认为,遗传因素起着重要的作用在语言的发展困难。有一些重要的例外,如发现突变FOXP2基因基因导致语言障碍(困难产生清晰的演讲)在一些家庭里,语言障碍的遗传学仍不清楚。

耶鲁大学遗传学家Elena Grigorenko博士感兴趣神经学和遗传学基础儿童发展作为一个本科生和研究生在莫斯科州立大学、俄罗斯。她的大部分时间都在25年的职业生涯研究遗传因素与儿童发展,语言障碍,和其他残疾。在收到她的心理学博士学位1990年(当时苏联),她搬到耶鲁大学,她获得了发展心理学和遗传学博士学位,后来成立了一个行为和分子遗传学研究实验室(Elena Grigorenko实验室或EGLAB)。她现在是过渡到一个新的职位休斯敦贝勒医学院的大学。

“它不可能进行的人类行为研究我想在俄罗斯,“Grigorenko博士说。“当我来到美国,开始在耶鲁大学工作,这似乎是一个很好的机会来开发这条线的研究。我的实验室专注于一些发展障碍,包括语言障碍和学习障碍(例如,阅读障碍、阅读障碍),以及行为举止(破坏性的模式和/或暴力行为在儿童和青少年)。”yobet亚洲

生涯使得她观看并参与从Sanger测序过渡到下一代测序(上天)数组。Grigorenko博士,博士谢尔盖Kornilov(研究生助理),玛丽亚李伊士曼(研究助理),和实验室的同事使用Illumina公司英飞纳姆数组和HiSeq系统识别参与正常的孩子大脑发育的基因,突变,影响孩子的理解能力和/或产生正常的语言。

Alt文本就在这里
埃琳娜博士Grigorenko的艾米丽·弗雷泽Beede教授发育障碍,儿童研究、流行病学和公共健康,和耶鲁大学心理学。她现在休·罗伊和莉莉·Cranz卡伦杰出的休斯顿大学的心理学教授。
一开始,基因研究利用RFLP和STRP

言语和语言发育障碍遗传研究表明,强烈可遗传的。研究人员现在认为,这些障碍是许多基因协同工作的结果。虽然有些孩子超过他们的语言困难,其他人没有。这个子集的孩子最有可能展示学术和精神障碍。识别特定的基因通路,导致语言障碍可以帮助科学家理解大脑如何开发和流程语言。

Grigorenko形成了耶鲁大学EGLAB博士时,她依靠Sanger测序和基因分型使用限制片段长度多态性(rflp)和短串联重复序列多态性(STRPs)来理解语言的复杂的遗传学和发育障碍。DNA微阵列技术介绍,帮助科学家把单核苷酸多态性(snp)到特定的特征。Grigorenko博士是第一个科学家申请NIH的研究基于微阵列的使用的语言障碍。

英飞纳姆微破裂到现场

Grigorenko博士被外包阵列研究凯克核心实验室,现在被称为耶鲁大学基因组分析中心。随着时间的发展,她开始执行更专业类型的基因分型,基因表达,甲基化研究。

“我们和四个或五个主要调查人员(π)在其他实验室进行基因分型,基因表达,和表观遗传在校园工作,“Grigorenko博士补充说。“我们意识到耶鲁大学有很多当地的专业知识,我们可以依靠我们走到速度使用英飞纳姆数组,,我们可以打电话或减少他们的实验室有问题。”

“英飞纳姆BeadChips价格便宜、可靠和健壮的、“伊士曼女士说。“我们已经处理超过5000个样本使用英飞纳姆数组和仍在整理数据。这些数组是易于使用和信息。”

在过去的10年中,EGLAB使用各种英全基因组关联研究(GWAS)数组,包括HumanCoreExome和定制英飞纳姆BeadChips。他们还使用了HumanMethylation450 BeadChip表观遗传研究。

“英飞纳姆BeadChips价格便宜、可靠和健壮的。”

转移到门店

伊士曼女士加入了EGLAB后不久,总会变得更便宜和Grigorenko决定他们准备把NGS-powered博士研究的房子。实验室已经熟悉Illumina公司产品和他们知道许多其他研究人员使用HiSeq系统,使它成为一个容易的决定。EGLAB开始一个小的试验项目与HiSeq系统研究转录组的三个新大脑皮层的不同区域在不同的年龄。2他们也开始执行ChIP-Seq表观遗传研究HiSeq系统。

“HiSeq系统数据质量是顶级的,”Grigorenko博士说。“我们的惊喜是测序生成新的分析和数据管理挑战,最初我们没有准备好。我们与捷有经验的同事和工作Illumina公司来决定如何处理数据效率。”

“HiSeq系统数据质量是顶级的。”

识别与HiSeq系统的遗传变异

EGLAB团队一直在稳步识别基因影响系统使用HiSeq语言和阅读能力。与其他语言障碍,研究人员知道遗传学在诵读困难发挥了重要的作用,尽管工作已经完成阅读能力与特定的snp。在2013年的一项研究中,来自耶鲁大学和哈斯金斯实验室Grigorenko博士和他的同事们发现,个人携带的替换突变catechol-O-methyltransferase (COMT的)基因,在祖先的缬氨酸取代rs4680蛋氨酸,表现出更好的性能在阅读有关测试。3他们还发现神经激活模式与更好的阅读技巧。因为其他研究表明多态性广泛影响整体认知,Grigorenko博士认为它可能调节阅读能力通过大脑额叶的功能。这些类型的多态性,加上发育基因表达的变化,似乎发挥重要作用在大脑发育和语言障碍的发展。4

最近,Grigorenko博士和她的实验室的成员已经开始执行whole-exome测序来理解语言问题和儿童品行障碍。5他们开始这项工作时耶鲁孟德尔基因组学中心研究人员联系他们,询问他们是否有趣和独特的谱系研究发现样品中特定的障碍以孟德尔方式分离。Grigorenko博士调查了她的收藏,确定几个孟德尔分离段和测序的subportion样本。Grigorenko博士发现令人瞠目结舌的数据。

“语言反射提供了有趣的发现,指着一个发育,非常重要的途径,似乎出轨在大脑成熟的不同阶段,“Grigorenko博士说。“我们聚集从测序数据之后,我们观察大脑表达式公开可用的数据。我们发现相互参照,让我们的故事更加引人注目的和有趣的。我们对这种模式的结果感到兴奋,因为它地图与先前的调查结果,通过文献分散。”5

“之后我们开始使用门店在我们的研究中,我们使用数组转换到验证测序的结果。”

将数组和门店数据

Grigorenko博士和他的同事们在EGLAB耶鲁和其他实验室也开始一项新的研究,集成了各种测序技术和分析。与马特博士的实验室合作状态,实验室在2012年发表了一个案例研究的一个小男孩被诊断出患有发育性语言障碍。6他的DNA测序显示平衡t (10; 15) (q24.1; q21.1)易位。15日断点q21.1打断SEMA6D基因编码,这属于一个家庭的蛋白质称为semaphorins参与轴突寻路在大脑发展。因为这个基因与一个孩子的语言障碍,Grigorenko博士和她的同事推测该基因多态性可能影响其他孩子的语言障碍。因此,他们已经开始目标序列的测序研究SEMA6D基因在一大群孩子有语言障碍,看看是否能找到任何链接。

“SEMA6D基因是巨大的(55735个基点),所以我们前进,虽然速度缓慢,”Grigorenko博士说。

Grigorenko博士发现,集成阵列和门店数据在她的研究非常有帮助。在一项研究中,他们的芯片结果没有直接映射在门店提供的铅。5然而,细看,他们是高度互补,聚集在一个特定的路径。

“当你说明它在文学,都从我们的观点更有道理,一个单一基因的发现提供了一个端点收敛的一切,“Grigorenko博士说。“这一发现让我们很兴奋。”

伊士曼女士发现,两种类型的基因分析数据是至关重要的发现。“我们像数组,因为他们提供更高的吞吐量比手工运行SNP基因分型分析,“伊斯曼女士说。“之后我们开始使用门店在我们的研究中,我们使用数组转换到验证测序的结果。”

前进

Grigorenko博士和她的同事已经变得着迷于使用表达式(eQTL)映射数量性状检测多态性。eQTLs区域的基因组包含DNA序列变异,影响一个或多个基因的表达水平。“发育障碍是复杂的,多方面的,发育和表型变化,“Grigorenko博士说。“我们开始研究使用eQTL映射与门店数据来检测遗传变异对这些复杂的表型。这是非常令人兴奋的。”

yobet亚洲亚博官网人口了解更多关于本文中提到的Illumina公司产品和系统:

英飞纳姆HumanCoreExome BeadChip,www.169o.com/products/humancore_exome_beadchip_kits.html

英飞纳姆HumanMethylation450 BeadChip,www.169o.com/products/methylation_450_beadchip_kits.html

英飞纳姆iSelect™自定义BeadChips做基因分型,www.169o.com/products/infinium_iselect_custom_genotyping_beadchips.html

HiSeq 2500系统,www.169o.com/systems/hiseq_2500_1500.html

引用
  1. 语言障碍。美国演讲语言听力协会。www.asha.org/PRPSpecificTopic.aspx?folderid=8589935327§ion=Incidence_and_Prevalence。2016年2月22日通过。
  2. Naumova OY, Palejev D, Viasova NV, et al。与年龄相关的基因表达的变化在大脑皮层:初步数据RNA-Seq转录组的三个功能不同的皮质。Dev Psychopathol。2012;24 (4):1427 - 1442。
  3. 蓝迪N,弗罗斯特SJ, Menci我们et al。COMT的Val /遇到多态性与阅读相关的技能和相关的功能性神经激活模式一致。Dev Sci。2013;16 (1):13-23。
  4. Naumova OY,李米,Rychkov SY,等。基因表达在人类的大脑:特异性和时空动态研究的当前状态。孩子开发。2013,84 (1):76 - 88。
  5. Kornilov年代,Rakhlin N, Koposov R et al。全基因组关联和外显子组测序研究的语言障碍,在一个孤立的人口。儿科。2016;pii: peds.2015 - 2469。(Epub提前打印)。
  6. Ercan-Sencicek AG,戴维斯赖特NR,桑德斯SJ, et al。平衡t(10, 15)易位在男性发育性语言障碍患者。欧元J地中海麝猫。55 2012;(2):128 - 131。