دانشمندان پیوندهای کاملاً جدیدی را بین ژن ها و بیماری در خون ما کشف کردند

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

خونگیری یکی از پیش پا افتاده ترین آزمایشات بالینی است. همچنین می تواند یک سنگ روزتا برای رمزگشایی اطلاعات ژنتیکی و مرتبط ساختن اشتباهات تایپی DNA به سلامت و بیماری باشد.

این هفته سه مطالعات in طبیعت تمرکز بر جزء آبکی خون - به نام پلاسما - به عنوان یک مترجم بین ژن ها و عملکردهای بدن. رنگ پلاسما بدون گلبول های خونی مایل به زرد است و هزاران پروتئین را در خود جای داده است که در جریان خون می چرخند. پروتئین‌های پلاسما بی‌شماری از فرآیندهای بیولوژیکی را تحریک می‌کنند: آن‌ها پاسخ‌های ایمنی را تغییر می‌دهند، متابولیسم را تغییر می‌دهند و حتی اتصالات جدید در مغز را تحریک یا مانع می‌شوند.

آنها همچنین پلی بین ژنتیک و سلامت ما هستند.

از زمان ابتدا نقشه برداری از ژنوم انسان، دانشمندان سعی کرده اند اشتباهات تایپی ژنتیکی را به سلامت و بیماری مرتبط کنند. این یک مشکل سخت است. برخی از نگران‌کننده‌ترین نگرانی‌های سلامتی ما - سرطان، بیماری‌های قلبی و عروقی، و زوال عقل و سایر اختلالات مغزی - تحت تأثیر ژن‌های متعددی هستند که به طور هماهنگ کار می‌کنند. رژیم غذایی، ورزش و سایر عوامل سبک زندگی، ارتباط ژن به بدن را مختل می کند.

مطالعات جدید از Biobank بریتانیا، یک پایگاه داده جامع شامل نمونه‌های پلاسما از بیش از 500,000 نفر به همراه داده‌های سلامتی و ژنتیکی آنها بهره‌برداری کرد.

این تحقیق چندین "امضا" پروتئینی را در پلاسما پیدا کرد که بر روی بخش‌های خاصی از کد ژنتیکی نقشه‌برداری می‌کردند - برای مثال، ویرایش‌های نادری از حروف DNA که قبلاً به سختی می‌توان آن را ثبت کرد. حفاری عمیق تر، چندین امضای پروتئین پلاسما منعکس کننده تغییرات ژنتیکی است که با بیماری کبد چرب مرتبط است. سایر ارتباط‌های بین ژن و پلاسما، گروه خون، سلامت روده و سایر ویژگی‌های فیزیکی را پیش‌بینی می‌کرد.

این نمونه های اثبات مفهوم ممکن است اکتشافات پزشکی جدیدی را به همراه داشته باشد. پلاسما به راحتی از طریق خونگیری بدست می آید. به عنوان یک مترجم بین پروفایل های ژنتیکی و فیزیکی، امضای پروتئین آنها به طور بالقوه می تواند داروهای جدید، تشخیص یا درمان ها را نشان دهد.

برای اینکه خیلی واضح باشد: سه مطالعه از یک ائتلاف غیرمنتظره انجام شد - 13 شرکت داروسازی زیستی که در یک پیمان پیش رقابتی با یکدیگر همکاری می کردند. تنظیم دقیقاً همان چیزی است که به نظر می رسد. به جای رقابت با یکدیگر، شرکت‌ها نتایجی را برای حل یکی از سخت‌ترین معماهای بیولوژیکی به اشتراک می‌گذارند – اینکه چگونه ژن‌ها، با دوز سنگینی از تأثیرات محیطی، ما را به آنچه هستیم، می‌سازند.

داروسازی فرنیمیز

در سال 2020، تعداد انگشت شماری از تأثیرگذارترین شرکت های داروسازی جهان، پیمانی را برای همکاری در یک تلاش منعقد کردند. پروژه پروتئومیکس دارویی.

La بریتانیا Biobankیکی از بزرگترین و جامع ترین منابع زیست پزشکی جهان، سازمان دهنده اصلی بود. این بانک زیستی که اولین بار در سال 2006 راه اندازی شد، به یک پایگاه داده عظیم تبدیل شده است: تاکنون بیش از نیم میلیون شرکت کننده در بریتانیا ثبت نام کرده اند، از جمله افرادی از قومیت های مختلف. پایگاه داده حاوی اطلاعات بیوگرافی - سن، جنسیت و وضعیت سلامتی - و اقدامات عمیق تر مانند اسکن مغز، توالی ژن، و آزمایش خون است.

اینها فقط آزمایش خون بالینی برای بررسی سطح مواد معدنی یا هورمونی شما نیستند. با استفاده از نمونه خون، Biobank مشخصات کامل پروتئین پلاسما هر شرکت کننده را در اختیار دارد.

طی چند سال گذشته، با رضایت داوطلبان، Biobank مجموعه داده های آنها را در اختیار دانشمندان قرار داده است. تمام داده‌های ژنتیکی از اطلاعاتی که می‌توانست به هر داوطلبی بازگردد، جمع‌آوری شد.

مجموعه داده عظیم توجه داروخانه های بزرگ را به خود جلب کرد. پروتئین های پلاسما به راحتی جمع آوری و تجزیه و تحلیل می شوند و آنها را برای تشخیص بیماری ها عالی می کند. رمزگشایی نحوه عملکرد آنها در بدن همچنین می تواند به محققان در کشف اهداف بالقوه بیماری کمک کند.

دکتر نائومی آلن، دانشمند ارشد بیوبانک بریتانیا، با این موضوع موافق است. او می‌گوید: «اندازه‌گیری سطح پروتئین در خون برای درک ارتباط بین عوامل ژنتیکی و ایجاد بیماری‌های رایج تهدیدکننده حیات ضروری است.» گفت: زمانی که این پروژه در سال 2020 راه اندازی شد.

با داده‌های مربوط به عوامل ژنتیکی، تصویربرداری، شیوه زندگی و پیامدهای سلامتی طی سال‌ها، این بزرگترین مطالعه پروتئومی [مجموعه‌ای از همه پروتئین‌ها] در جهان خواهد بود که به عنوان یک منبع علمی جهانی به اشتراک گذاشته می‌شود.»

یک پیوند خوب خونین

کنسرسیوم نتیجه داد.

In یک مطالعه، از Biogen و همکارانش، این تیم اولین گام را در جهت ارتباط تنوع ژنتیکی با وضعیت سلامتی برداشتند.

همه انسان ها ژن های مشابهی دارند، اما این ژن ها از نظر حروف دقیق متفاوت هستند. تعویض DNA تک حرفی می تواند منجر به بیماری های ارثی مانند سلول داسی شکل شود. در زمان‌های دیگر، یک ژن از خودش کپی می‌کند، زمانی که قرار نیست مشکلات عصبی مرگباری مانند بیماری هانتینگتون ایجاد کند.

با این حال این که چگونه اکثر اشتباهات تایپی ژنتیکی تا حد زیادی به سلامتی کمک می کنند یک راز باقی مانده است.

در اینجا، تیم نزدیک به 3,000 پروتئین پلاسما را از 54,219 شرکت کننده در Biobank بریتانیا به همراه پروفایل های ژنتیکی آنها تجزیه و تحلیل کردند. این پروتئین‌ها به گونه‌ای انتخاب شدند که وضعیت سلامت عمومی یک فرد، از جمله سلامت قلب، متابولیسم، التهاب، عملکرد مغز و هر شاخص سرطان را به بهترین شکل نشان دهند.

در مجموع، آنها تقریباً 16 میلیون تعویض حرف DNA تک حرفی را کشف کردند که به بیش از 3,700 مکان مختلف در ژنوم نشان داده شده است. این مکان‌ها که «منبع ژنومی» نامیده می‌شوند، برای اتصال داده‌های ژنتیکی به پروتئین‌های مرتبط با بیماری‌ها بسیار ارزشمند هستند. در مقایسه با مطالعات قبلی، 81 درصد از این ارتباط ژن به پروتئین جدید هستند.

در همین حال، پروتئین‌های پلاسما نوعی «اثر انگشت» تشکیل دادند که به دانشمندان اجازه می‌داد سن، جنس، شاخص توده بدنی، گروه‌های خونی و حتی عملکرد کلیه و کبد را پیش‌بینی کنند.

در یک آزمایش با استفاده از "اثر انگشت" پلاسما، تیم یک شبکه ژنتیکی را کشف کردند که عملکرد سلول های ایمنی را تقویت می کند. آزمایش‌های دیگر ارتباط جالبی بین گروه خون و سلامت روده پیدا کردند و چگونگی تأثیر تغییرات ژنتیکی بر پاسخ‌های ایمنی در افراد مختلف را رمزگشایی کردند.

به عبارت دیگر، تیم یک اطلس ژنتیکی ساخت که بر روی جهان پروتئین پلاسما نقشه می‌کشد.

تعویض ژنتیکی نادر و اصل و نسب گسترده تر

مطالعه دیگری غربالگری ژنتیک پلاسما را به نام پروتئوژنومیک می نامند.

این تیم به رهبری AstraZeneca، همان مجموعه داده‌های بیوبانک را برای گونه‌های ژنتیکی نادری استخراج کردند که با تغییرات در پروتئین‌های پلاسما و بیماری‌ها مرتبط است. این تیم گفت که ادغام این دو می تواند به حل «مکانیسم های بیماری، شناسایی نشانگرهای زیستی بالینی و کشف اهداف دارویی» کمک کند.

با اسکن از طریق بیوبانک، آنها بیش از 5,400 ارتباط نادر بین ژن ها و امضاهای پروتئین پلاسما را یافتند. در اوایل پیچ و تاب هالووین، دو ژن به ویژه برجسته شدند: STAB1 و STAB2. به طور معمول تصور می شود که در پاکسازی پروتئین های قدیمی پلاسما نقش دارند، این ژن ها همچنین به طور شگفت انگیزی با ده ها شریک پروتئین مرتبط هستند، که نشان می دهد آنها نقش های دیگری نیز دارند.

دکتر اسلاو پتروفسکی، نویسنده این مطالعه با AstraZeneca و دانشگاه ملبورن، گفت: «آنچه در مورد این تحقیق هیجان‌انگیز است این است که ما اکنون می‌توانیم این گونه‌های ژنتیکی نادر با تأثیر بالا را به تأثیرات روی پروتئوم پلاسمای انسانی مرتبط کنیم».

این ائتلاف همچنین تنوع ژنتیکی را در تحقیقات تقویت کرد. بیشتر مطالعاتی که ژن‌ها را به بیماری‌ها مرتبط می‌کنند، بر اساس افراد اروپایی است.

در اینجا، مطالعه سوم بر روی شرکت کنندگان Biobank از اجداد بریتانیایی یا ایرلندی، آفریقایی و آسیای جنوبی متمرکز شد تا "نقاط داغ" ژنتیکی را آشکار کند. آنها سپس این داده ها را با مجموعه داده ای که قبلاً از یک جمعیت ایسلندی جمع آوری شده بود مطابقت دادند. یک "همبستگی متوسط" وجود دارد، گفت: این تیم اضافه کرد که تفاوت‌های فناوری می‌تواند نتایج را تغییر دهد - چیزی که باید در آینده در نظر گرفت.

ارتباط ژن ها با پروتئین ها با سلامتی همیشه یک بازی دشوار تلفن زیست پزشکی بوده است. با پروتئین های پلاسما به عنوان راهنما، ما ممکن است یک پروکسی برای پل ارتباطی ژنتیک با سلامت و بیماری داشته باشیم. کنسرسیوم تمام داده ها را ساخته است در دسترس عموم برای بررسی سایر تیم های تحقیقاتی

تصویر های اعتباری: موسسه ملی بهداشت