Naukowcy odkrywają zupełnie nowe powiązania między genami a chorobami w naszej krwi

Pobieranie krwi to jedno z najbardziej przyziemnych badań klinicznych. Może to być również kamień z Rosetty do dekodowania informacji genetycznej i łączenia literówek DNA ze zdrowiem i chorobą.

W tym tygodniu trzy badania naukowe in Natura skupili się na wodnym składniku krwi – zwanym osoczu – jako tłumaczu między genami a funkcjami organizmu. Pozbawione krwinek osocze ma żółtawy kolor i zawiera tysiące białek, które wirują w krwiobiegu. Białka osocza uruchamiają niezliczone procesy biologiczne: modyfikują odpowiedź immunologiczną, zmieniają metabolizm, a nawet pobudzają – lub utrudniają – nowe połączenia w mózgu.

Są także pomostem pomiędzy naszą genetyką a zdrowiem.

Odkąd pierwsze mapowanie ludzkiego genomunaukowcy próbowali powiązać błędy genetyczne ze zdrowiem i chorobą. To trudny problem. Na niektóre z naszych najbardziej niepokojących problemów zdrowotnych – nowotwory, choroby serca i naczyń, demencję i inne zaburzenia mózgu – wpływa wiele współdziałających genów. Dieta, ćwiczenia i inne czynniki związane ze stylem życia zakłócają połączenia genów z organizmem.

W nowych badaniach wykorzystano brytyjski Biobank – obszerną bazę danych zawierającą próbki osocza od ponad 500,000 XNUMX osób wraz z ich danymi zdrowotnymi i genetycznymi.

Badanie wykazało wiele „sygnatur” białek w osoczu, które są odwzorowane na określone części kodu genetycznego – na przykład rzadkie zmiany liter DNA, które wcześniej były trudne do uchwycenia. Kopiąc głębiej, kilka sygnatur białek osocza odzwierciedlało zmiany genetyczne powiązane ze stłuszczeniem wątroby. Inne powiązania między genem a osoczem przewidywały grupę krwi, zdrowie jelit i inne cechy fizyczne.

Te przykłady potwierdzające słuszność koncepcji mogą przynieść nowe odkrycia medyczne. Osocze można łatwo uzyskać poprzez pobranie krwi. Jako tłumacz między profilami genetycznymi i fizycznymi, ich sygnatury białkowe mogą potencjalnie pomóc w nowych lekach, diagnozie lub leczeniu.

Żeby było jasne: te trzy badania pochodziły z nieoczekiwanej koalicji – 13 firm biofarmaceutycznych współpracujących w ramach paktu przedkonkurencyjnego. Aranżacja jest dokładnie taka, jak brzmi. Zamiast ze sobą konkurować, firmy dzielą się wynikami, aby rozwiązać jedną z najtrudniejszych biologicznych tajemnic – w jaki sposób geny, przy dużej dawce wpływów środowiskowych, decydują o tym, kim jesteśmy.

Farmaceuci wrogowie

W 2020 r. garstka najbardziej wpływowych firm farmaceutycznych na świecie zawarła pakt o współpracy przy jednym przedsięwzięciu — Projekt proteomiki farmaceutycznej.

Połączenia Biobank UKGłównym organizatorem było jedno z największych i najbardziej wszechstronnych zasobów biomedycznych na świecie. Uruchomiony po raz pierwszy w 2006 r. biobank rozrósł się do ogromnej bazy danych: dotychczas zarejestrowało się w nim ponad pół miliona uczestników z Wielkiej Brytanii, w tym osoby o różnym pochodzeniu etnicznym. Baza danych zawiera informacje biograficzne – wiek, płeć i stan zdrowia – a także bardziej szczegółowe dane, takie jak skany mózgu, sekwencje genów i badania krwi.

Nie są to tylko kliniczne badania krwi mające na celu sprawdzenie poziomu minerałów lub hormonów. Korzystając z próbek krwi, Biobank dysponuje pełnym profilem białek osocza każdego uczestnika.

W ciągu ostatnich kilku lat, za zgodą wolontariuszy, Biobank udostępniał naukowcom ich zbiory danych. Ze wszystkich danych genetycznych usunięto informacje, które można było powiązać z dowolnym ochotnikiem.

Ogromny zbiór danych przykuł uwagę dużej firmy farmaceutycznej. Białka osocza są łatwe do pobrania i analizy, co czyni je idealnymi do diagnozowania chorób. Odszyfrowanie sposobu, w jaki działają one w organizmie, może również pomóc naukowcom w odkryciu potencjalnych celów chorób.

Zgadza się z tym dr Naomi Allen, główna naukowiec brytyjskiego Biobanku. „Pomiar poziomu białka we krwi ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia związku między czynnikami genetycznymi a rozwojem powszechnych chorób zagrażających życiu” – mówi. powiedziany kiedy projekt został uruchomiony w 2020 r.

„Dzięki danym na temat genów, obrazowania, czynników stylu życia i wyników zdrowotnych na przestrzeni wielu lat będzie to największe badanie proteomiczne [zbiór wszystkich białek] na świecie, które będzie udostępniane jako globalne źródło naukowe”.

Cholernie dobry link

Konsorcjum opłaciło się.

In jedno badanieod Biogen i współpracowników zespół zrobił pierwszy krok w kierunku powiązania różnorodności genetycznej ze stanem zdrowia.

Każdy człowiek ma podobne geny, ale geny te różnią się dokładnym zapisem. Jednoliterowa zamiana DNA może prowadzić do chorób dziedzicznych, takich jak anemię sierpowatą. Innym razem gen kopiuje się sam, gdy nie powinien powodować śmiertelnych problemów neurologicznych, takich jak choroba Huntingtona.

Jednak to, w jaki sposób większość błędów genetycznych wpływa na zdrowie, w dużej mierze pozostaje tajemnicą.

Tutaj zespół przeanalizował prawie 3,000 białek osocza od 54,219 XNUMX uczestników brytyjskiego Biobanku wraz z ich profilami genetycznymi. Białka wybrano tak, aby najlepiej oddać ogólny stan zdrowia danej osoby, w tym zdrowie serca, metabolizm, stan zapalny, funkcjonowanie mózgu i wszelkie wskaźniki raka.

W sumie odkryli około 16 milionów jednoliterowych zamian liter DNA, które przypisano do ponad 3,700 różnych lokalizacji w genomie. Miejsca te, zwane „loci genomowymi”, są niezwykle cenne, jeśli chodzi o łączenie danych genetycznych z białkami związanymi z chorobami. W porównaniu z poprzednimi badaniami 81 procent tych powiązań gen-białko jest nowych.

Tymczasem białka osocza utworzyły swego rodzaju „odcisk palca”, pozwalający naukowcom przewidzieć wiek, płeć, wskaźnik masy ciała, grupę krwi, a nawet czynność nerek i wątroby.

W jednym z testów wykorzystujących „odcisk palca” w osoczu zespół odkrył sieć genetyczną, która wzmacnia funkcję komórek odpornościowych. Inne testy wykazały intrygujący związek między grupą krwi a zdrowiem jelit i rozszyfrowały, w jaki sposób różnice genetyczne wpływają na reakcje immunologiczne u różnych osób.

Innymi słowy, zespół zbudował atlas genetyczny, który odwzorowuje wszechświat białek osocza.

Rzadkie zamiany genów i szersze pochodzenie

W innym badaniu zwany po nazwie ekranem genetyki plazmy: proteogenomiczny.

Zespół kierowany przez AstraZeneca przeszukał ten sam zbiór danych z biobanku pod kątem rzadkich wariantów genetycznych, które są powiązane ze zmianami w białkach osocza i chorobami. Integracja tych dwóch rozwiązań może pomóc w rozwiązaniu „mechanizmów choroby, identyfikacji biomarkerów klinicznych i odkryciu celów leków” – stwierdził zespół.

Przeglądając biobank, odkryli ponad 5,400 rzadkich powiązań między genami a sygnaturami białek osocza. We wczesnym Halloweenowy akcent, szczególnie wyróżniały się dwa geny: STAB1 i STAB2. Zwykle uważa się, że geny te biorą udział w usuwaniu starych białek osocza, ale w zaskakujący sposób geny te są również powiązane z dziesiątkami partnerów białkowych, co sugeruje, że pełnią one inną rolę.

„Ekscytujące w tych badaniach jest to, że jesteśmy teraz w stanie powiązać te rzadkie warianty genetyczne o dużym wpływie z wpływem na proteom ludzkiego osocza” – powiedział autor badania, dr Slavé Petrovski z AstraZeneca i Uniwersytetu w Melbourne.

Koalicja wzmocniła także różnorodność genetyczną w badaniach. Większość badań wiążących geny z chorobami opiera się na ludziach o europejskim pochodzeniu.

Tutaj, trzecie badanie skupił się na uczestnikach Biobanku pochodzących z Wielkiej Brytanii, Irlandii, Afryki i Azji Południowej, aby odkryć genetyczne „punkty zapalne”. Następnie porównali te dane ze zbiorem danych zebranym wcześniej od populacji Islandii. Istnieje „skromna korelacja”, powiedziany zespołu, dodając, że różnice technologiczne mogły mieć wpływ na wyniki – jest to kwestia, którą należy rozważyć w przyszłości.

Łączenie genów z białkami i zdrowiem zawsze było trudną grą telefonu biomedycznego. Mając za przewodnik białka osocza, możemy uzyskać zastępczy sposób na powiązanie genetyki ze zdrowiem i chorobą. Konsorcjum udostępniło wszystkie dane publicznie dostępne do zbadania przez inne zespoły badawcze.

Kredytowych Image: Narodowy Instytut Zdrowia

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://singularityhub.com/2023/10/06/scientists-unearth-brand-new-links-between-genes-and-disease-in-our-blood/