Ilmuwan Menemukan Kaitan Baru Antara Gen dan Penyakit dalam Darah Kita

Pengambilan darah adalah salah satu tes klinis yang paling biasa. Ini juga bisa menjadi batu Rosetta untuk memecahkan kode informasi genetik dan menghubungkan kesalahan ketik DNA dengan kesehatan dan penyakit.

Minggu ini, tiga studi in Alam berfokus pada komponen encer darah—yang disebut plasma—sebagai penerjemah antara gen dan fungsi tubuh. Tanpa sel darah, plasma berwarna kekuningan dan mengandung ribuan protein yang berputar melalui aliran darah. Protein plasma memicu berbagai proses biologis: mereka mengubah respons imun, mengubah metabolisme, dan bahkan memacu—atau menghalangi—koneksi baru di otak.

Mereka juga merupakan jembatan antara genetika dan kesehatan kita.

Sejak pertama memetakan genom manusia, para ilmuwan telah mencoba menghubungkan kesalahan ketik genetik dengan kesehatan dan penyakit. Ini masalah yang sulit. Beberapa masalah kesehatan kita yang paling meresahkan—kanker, penyakit jantung dan pembuluh darah, serta demensia dan gangguan otak lainnya—dipengaruhi oleh banyak gen yang bekerja secara bersamaan. Pola makan, olahraga, dan faktor gaya hidup lainnya mengacaukan hubungan gen-ke-tubuh.

Studi baru ini memanfaatkan Biobank Inggris, sebuah database komprehensif yang berisi sampel plasma dari lebih dari 500,000 orang beserta data kesehatan dan genetik mereka.

Penelitian ini menemukan beberapa “tanda” protein dalam plasma yang dipetakan ke bagian tertentu dari kode genetik—misalnya, pengeditan huruf DNA langka yang sebelumnya sulit ditangkap. Jika digali lebih dalam, beberapa ciri protein plasma mencerminkan perubahan genetik yang terkait dengan penyakit hati berlemak. Hubungan lain antara gen dan plasma memperkirakan golongan darah, kesehatan usus, dan ciri fisik lainnya.

Contoh pembuktian konsep ini dapat membawa penemuan medis baru. Plasma mudah diperoleh melalui pengambilan darah. Sebagai penerjemah antara profil genetik dan fisik, tanda protein mereka berpotensi memberikan informasi tentang pengobatan, diagnosis, atau perawatan baru.

Untuk lebih jelasnya: ketiga penelitian tersebut berasal dari koalisi yang tidak terduga—13 perusahaan biofarmasi bekerja sama dalam pakta prakompetitif. Susunannya persis seperti apa yang terdengar. Alih-alih bersaing satu sama lain, perusahaan-perusahaan tersebut justru berbagi hasil untuk memecahkan salah satu misteri biologis tersulit—bagaimana gen, dengan pengaruh lingkungan yang sangat besar, dapat membentuk diri kita sendiri.

Musuh Farmasi

Pada tahun 2020 lalu, beberapa perusahaan farmasi paling berpengaruh di dunia membuat perjanjian untuk berkolaborasi dalam satu upaya—the Proyek Proteomik Farmasi.

Grafik UK Biobank, salah satu sumber daya biomedis terbesar dan terlengkap di dunia, merupakan penyelenggara inti. Pertama kali diluncurkan pada tahun 2006, biobank ini telah berkembang menjadi database yang sangat besar: Sejauh ini, lebih dari setengah juta peserta di Inggris telah mendaftar, termasuk orang-orang dari berbagai etnis. Basis data berisi informasi biografi—usia, jenis kelamin, dan status kesehatan—dan pengukuran yang lebih mendalam seperti pemindaian otak, urutan gen, dan tes darah.

Ini bukan hanya tes darah klinis untuk memeriksa kadar mineral atau hormon Anda. Dengan menggunakan sampel darah, Biobank memiliki profil lengkap protein plasma setiap peserta.

Selama beberapa tahun terakhir, dengan persetujuan para relawan, Biobank telah merilis dataset mereka kepada para ilmuwan. Semua data genetik diambil dari informasi yang dapat ditelusuri kembali ke sukarelawan mana pun.

Kumpulan data yang sangat besar menarik perhatian perusahaan farmasi besar. Protein plasma mudah dikumpulkan dan dianalisis, menjadikannya sempurna untuk mendiagnosis penyakit. Menguraikan cara kerjanya di dalam tubuh juga dapat membantu peneliti menemukan target penyakit yang potensial.

Dr Naomi Allen, kepala ilmuwan Biobank Inggris, setuju. “Mengukur kadar protein dalam darah sangat penting untuk memahami hubungan antara faktor genetik dan perkembangan penyakit umum yang mengancam jiwa,” dia tersebut ketika proyek diluncurkan pada tahun 2020.

“Dengan data genetik, pencitraan, faktor gaya hidup, dan hasil kesehatan selama bertahun-tahun, ini akan menjadi studi proteomik [kumpulan semua protein] terbesar di dunia yang akan dibagikan sebagai sumber daya ilmiah global.”

Tautan yang Sangat Bagus

Konsorsium telah melunasinya.

In satu studi, dari Biogen dan kolaborator, tim mengambil langkah pertama untuk menghubungkan keragaman genetik dengan status kesehatan.

Setiap manusia mempunyai gen yang sama, namun gen-gen ini berbeda dalam penulisan hurufnya. Pertukaran DNA satu huruf dapat menyebabkan penyakit bawaan, seperti sel sabit. Di lain waktu, suatu gen menggandakan dirinya sendiri padahal tidak seharusnya menyebabkan masalah neurologis yang mematikan seperti penyakit Huntington.

Namun bagaimana sebagian besar kesalahan ketik genetik berkontribusi terhadap kesehatan masih menjadi misteri.

Di sini, tim menganalisis hampir 3,000 protein plasma dari 54,219 peserta Biobank Inggris beserta profil genetik mereka. Protein dipilih untuk mengetahui dengan baik status kesehatan umum seseorang, termasuk kesehatan jantung, metabolisme, peradangan, fungsi otak, dan indikator kanker lainnya.

Secara keseluruhan, mereka menemukan sekitar 16 juta pertukaran huruf DNA satu huruf yang dipetakan ke lebih dari 3,700 lokasi berbeda dalam genom. Disebut “lokus genom”, situs-situs ini sangat berharga untuk menjembatani data genetik dengan protein yang terkait dengan penyakit. Dibandingkan dengan penelitian sebelumnya, 81 persen dari hubungan gen-protein ini merupakan hal baru.

Sementara itu, protein plasma membentuk semacam “sidik jari”, yang memungkinkan para ilmuwan memprediksi usia, jenis kelamin, indeks massa tubuh, golongan darah, dan bahkan fungsi ginjal dan hati seseorang.

Dalam satu tes menggunakan “sidik jari” plasma, tim menemukan jaringan genetik yang meningkatkan fungsi sel kekebalan. Tes lain menemukan hubungan menarik antara golongan darah dan kesehatan usus dan menguraikan bagaimana variasi genetik memengaruhi respons imun pada orang yang berbeda.

Dengan kata lain, tim membangun atlas genetik yang memetakan alam semesta protein plasma.

Pertukaran Genetika yang Langka dan Keturunan yang Lebih Luas

Studi lain disebut layar plasma-genetika dengan namanya: proteogenomik.

Dipimpin oleh AstraZeneca, tim tersebut mengumpulkan kumpulan data biobank yang sama untuk menemukan varian genetik langka yang terkait dengan perubahan protein plasma dan penyakit. Mengintegrasikan keduanya dapat membantu memecahkan “mekanisme penyakit, mengidentifikasi biomarker klinis, dan menemukan target obat,” kata tim tersebut.

Dengan memindai biobank, mereka menemukan lebih dari 5,400 hubungan langka antara gen dan ciri protein plasma. Di awal Sentuhan Halloween, dua gen yang paling menonjol: STAB1 dan STAB2. Biasanya dianggap terlibat dalam pembersihan protein plasma lama, gen tersebut juga secara mengejutkan dikaitkan dengan lusinan mitra protein, sehingga menunjukkan bahwa mereka memiliki peran lain.

“Yang menarik dari penelitian ini adalah kami sekarang dapat menghubungkan varian genetik langka yang berdampak tinggi ini dengan efek pada proteom plasma manusia,” kata penulis studi Dr. Slavé Petrovski dari AstraZeneca dan Universitas Melbourne.

Koalisi ini juga mendukung keragaman genetik dalam penelitian. Kebanyakan penelitian yang mengaitkan gen dengan penyakit didasarkan pada orang-orang keturunan Eropa.

Di sini, studi ketiga berfokus pada peserta Biobank yang berasal dari Inggris atau Irlandia, Afrika, dan Asia Selatan untuk mengungkap “hotspot” genetik. Mereka kemudian mencocokkan data tersebut dengan kumpulan data yang sebelumnya dikumpulkan dari populasi Islandia. Ada “korelasi sederhana”, tersebut tim, menambahkan bahwa perbedaan teknologi dapat mengubah hasil—sesuatu yang perlu dipertimbangkan di masa depan.

Menghubungkan gen dengan protein dan kesehatan selalu menjadi permainan telepon biomedis yang sulit. Dengan protein plasma sebagai panduan, kita mungkin memiliki cara untuk menjembatani genetika dengan kesehatan dan penyakit. Konsorsium sudah membuat semua data tersedia untuk umum untuk dijelajahi oleh tim peneliti lain.

Gambar Kredit: National Institutes of Health

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://singularityhub.com/2023/10/06/scientists-unearth-brand-new-links-between-genes-and-disease-in-our-blood/