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不同的磁共振成像衍生皮层、皮层下及白质测量指标被认为反映了不同的发育与细胞过程，但其遗传架构如何组织，以及其所对应的细胞和发育过程，尚不明确。我们在英国生物银行开展了涵盖2,326种影像衍生表型（imaging-derived phenotypes，IDPs）的全基因组关联研究，这些表型涉及皮层、皮层下结构、脑室和白质纤维束的12类结构性测量指标（Nmax = 53,751），并在ABCD队列中进行了重复验证（Nmax = 5,119），共鉴定出14,176个达到全实验显著性的位点，并优先确定了848个基因。我们发现，IDPs主要按照测量指标聚类为六个家族：脑容量、皮层厚度、曲率、微结构一致性、微结构弥散性和方向离散度。这一结构在优先确定的基因、细胞类型及发育时间进程中均得到保留；脑容量主要涉及孕早期第一孕 trimester 的放射状胶质细胞程序，而白质一致性则主要涉及青春期星形胶质细胞和少突胶质细胞谱系。在单个测量指标内部，遗传效应还进一步沿广泛的空间梯度组织起来：对于大多数测量指标而言，第一主梯度反映了异速缩放关系，而在多种测量指标中，次级梯度则显示出与感觉—联合皮层拓扑轴的对应关系。我们鉴定出79个沿皮层呈空间限制性效应的基因，其中许多基因与这些主导梯度相一致，但仍有相当一部分基因表现出额外的空间模式。总体而言，这些发现揭示了宏观尺度人类脑结构遗传架构的层级组织形式，其范围涵盖表型家族、广泛的空间梯度以及区域受限的发育程序。
不同的磁共振成像衍生皮层、皮层下和白质测量指标被认为反映了不同的发育过程和细胞过程，但其遗传结构如何组织，以及其背后的细胞与发育过程，目前尚不清楚。我们在英国生物样本库中，对涵盖皮层、皮层下结构、脑室和白质纤维束的12类结构性指标、共计2,326个影像衍生表型（IDP）开展了全基因组关联研究（N最大值 = 53,751），并在ABCD队列中进行了重复验证（N最大值 = 5,119），鉴定出14,176个达到全实验显著性的位点，并优先确定了848个基因。我们发现，IDP主要依据测量指标聚类为六个家族：脑容量、皮层厚度、曲率、微观结构一致性、微观结构扩散性和方向离散度。这一结构在优先确定的基因、细胞类型和发育时序层面均得以保留；脑容量涉及孕早期第一孕 trimester 的放射状胶质细胞程序，而白质一致性则涉及青春期星形胶质细胞和少突胶质细胞谱系。在单个测量指标内部，遗传效应还沿广泛的空间梯度进一步组织起来：对于大多数测量指标而言，主梯度反映了异速生长缩放关系；在多个测量指标中，次级梯度则显示出与感觉—联合皮层拓扑轴相对应的模式。我们鉴定出79个沿皮层呈现空间受限效应的基因，其中许多基因与这些主导梯度相一致，而相当一部分基因还表现出额外的空间模式。总体而言，这些发现揭示了人类宏观脑结构遗传架构的层级化组织，涵盖表型家族、广泛的空间梯度以及区域受限的发育程序。
ETB曾为SR One、诺华、勃林格殷格翰、Sosei Heptares和Monument Therapeutics提供咨询服务。RAIB和ETB是Centile Bioscience Inc.的共同创始人，并持有该公司的股权。
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📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.19.752830v1?rss=1
🏷️ 脑结构遗传学 全基因组关联研究 磁共振成像表型 皮层空间梯度 脑发育与细胞类型