Вчені виявили нові зв’язки між генами та захворюваннями в нашій крові

Перевидано Платоном

читають: 0

Забір крові є одним з найпростіших клінічних тестів. Він також може бути Розеттським каменем для розшифровки генетичної інформації та зв’язку помилок ДНК із здоров’ям і хворобою.

На цьому тижні три Дослідження in природа зосереджено на водянистому компоненті крові — плазмі — як трансляторі між генами та функціями організму. Позбавлена кров’яних клітин, плазма має жовтуватий колір і містить тисячі білків, які обертаються кров’ю. Білки плазми запускають безліч біологічних процесів: вони налагоджують імунну відповідь, змінюють метаболізм і навіть стимулюють або перешкоджають новим зв’язкам у мозку.

Вони також є містком між нашою генетикою та здоров’ям.

З тих пір як перше картографування геному людини, вчені намагалися пов’язати генетичні помилки зі здоров’ям і хворобами. Це складна проблема. Деякі з наших найбільш тривожних проблем зі здоров’ям — рак, серцево-судинні захворювання, деменція та інші розлади мозку — залежать від кількох генів, які працюють узгоджено. Дієта, фізичні вправи та інші фактори способу життя плутають зв’язки між генами та організмом.

Нові дослідження використали Біобанк Великобританії, повну базу даних, що містить зразки плазми понад 500,000 XNUMX людей разом із даними про стан здоров’я та генетичними даними.

Дослідження виявило численні білкові «підписи» в плазмі, які відображалися на певних частинах генетичного коду, наприклад, редагування рідкісних літер ДНК, які раніше було важко вловити. Якщо копати глибше, то кілька сигнатур білка плазми відображають генетичні зміни, пов’язані з жировою хворобою печінки. Інші зв’язки між геном і плазмою передбачили групу крові, здоров’я кишечника та інші фізичні риси.

Ці приклади підтвердження концепції можуть принести нові медичні відкриття. Плазму легко отримати за допомогою забору крові. Як перекладач між генетичними та фізичними профілями, їхні білкові сигнатури можуть потенційно інформувати про нові ліки, діагнози чи лікування.

Зрозуміло: тріо досліджень вийшло з несподіваної коаліції — 13 біофармацевтичних компаній, які працювали разом у передконкурентній угоді. Аранжування саме те, що звучить. Замість того, щоб конкурувати одна з одною, компанії діляться результатами, щоб розгадати одну з найскладніших біологічних таємниць — як гени разом зі значною дозою впливу навколишнього середовища роблять нас тими, ким ми є.

Pharma Frenemies

Ще в 2020 році кілька найвпливовіших фармацевтичних компаній світу уклали угоду про співпрацю в одній справі — Проект Pharma Proteomics.

Команда Британський Бібанк, один із найбільших і найповніших у світі біомедичних ресурсів, був основним організатором. Вперше запущений у 2006 році біобанк перетворився на величезну базу даних: на сьогоднішній день у Великобританії зареєструвалося понад півмільйона учасників, у тому числі люди різних етнічних груп. База даних містить біографічну інформацію — вік, стать і стан здоров’я — і більш глибокі показники, такі як сканування мозку, послідовності генів і аналізи крові.

Це не просто клінічні аналізи крові для перевірки рівня мінералів або гормонів. Використовуючи зразки крові, Біобанк має повний профіль білка плазми кожного учасника.

За останні кілька років за згодою волонтерів Біобанк надав вченим їхній набір даних. З усіх генетичних даних було вилучено інформацію, яку можна було відстежити до будь-якого добровольця.

Величезний набір даних привернув увагу великої фармацевтики. Білки плазми легко збирати та аналізувати, що робить їх ідеальними для діагностики захворювань. Розшифровка того, як вони працюють в організмі, також може допомогти дослідникам виявити потенційні мішені захворювання.

Доктор Наомі Аллен, головний науковий співробітник UK Biobank, погодилася. «Вимірювання рівня білка в крові має вирішальне значення для розуміння зв’язку між генетичними факторами та розвитком поширених небезпечних для життя захворювань», — сказала вона. сказав коли проект був запущений у 2020 році.

«З даними щодо генетичних факторів, факторів візуалізації, способу життя та наслідків для здоров’я протягом багатьох років, це буде найбільше протеомне [набір усіх білків] дослідження у світі, яким можна ділитися як глобальний науковий ресурс».

До біса хороше посилання

Консорціум окупився.

In одне дослідження, від Biogen та його співробітників, команда зробила перший крок до встановлення зв’язку між генетичним різноманіттям і станом здоров’я.

Кожна людина має схожі гени, але ці гени відрізняються своїм точним написом. Однолітерна заміна ДНК може призвести до спадкових захворювань, таких як серповидно-клітинна хвороба. В інших випадках ген копіюється сам, коли він не повинен спричиняти смертельні неврологічні проблеми, такі як хвороба Хантінгтона.

Але як більшість генетичних помилок впливає на здоров’я, залишається загадкою.

Тут команда проаналізувала майже 3,000 білків плазми 54,219 XNUMX учасників Біобанку Великобританії разом із їхніми генетичними профілями. Білки були відібрані так, щоб найкраще відображати загальний стан здоров’я людини, включаючи здоров’я серця, метаболізм, запалення, функцію мозку та будь-які ознаки раку.

Загалом вони знайшли приблизно 16 мільйонів однолітерних замін літер ДНК, які зіставлялися з більш ніж 3,700 різними місцями в геномі. Ці сайти, які називаються «геномними локусами», є надзвичайно цінними для зв’язку генетичних даних з білками, пов’язаними із захворюваннями. Порівняно з попередніми дослідженнями, 81 відсоток цих асоціацій гена з білком є новими.

Тим часом білки плазми сформували своєрідний «відбиток пальця», що дозволяє вченим передбачити вік людини, стать, індекс маси тіла, групи крові та навіть функції нирок і печінки.

В одному тесті з використанням «відбитків» плазми команда виявила генетичну мережу, яка посилює функцію імунних клітин. Інші тести виявили інтригуючий зв’язок між групою крові та здоров’ям кишечника та розшифрували, як генетичні варіації впливають на імунну відповідь у різних людей.

Іншими словами, команда створила генетичний атлас, який відображає всесвіт білків плазми.

Рідкісні зміни генетики та ширше походження

Інше дослідження назвав плазмово-генетичний екран за своєю назвою: протеогеномний.

На чолі з AstraZeneca команда дослідила той самий набір даних біобанку для рідкісних генетичних варіантів, які пов’язані зі змінами білків плазми та хворобами. Інтеграція цих двох може допомогти розкрити «механізми захворювання, ідентифікувати клінічні біомаркери та виявити мішені ліків», - сказала команда.

Скануючи біобанк, вони виявили понад 5,400 рідкісних асоціацій між генами та сигнатурами білків плазми. На початку Хелловін твіст, особливо виділялися два гени: STAB1 і STAB2. Вважається, що гени, як правило, беруть участь у очищенні старих білків плазми, але також несподівано пов’язані з десятками білків-партнерів, що свідчить про те, що вони виконують інші ролі.

«Що захоплююче в цьому дослідженні, так це те, що тепер ми можемо пов’язати ці потужні рідкісні генетичні варіанти з впливом на протеом плазми людини», — сказав автор дослідження д-р Славе Петровскі з AstraZeneca та Університету Мельбурна.

Коаліція також сприяла генетичному різноманіттю в дослідженнях. Більшість досліджень, які пов’язують гени з хворобами, базуються на людях європейського походження.

Тут, третє дослідження зосереджено на учасниках Біобанку британських чи ірландських, африканських і південноазіатських предків, щоб виявити генетичні «гарячі точки». Потім вони зіставили ці дані з набором даних, раніше зібраним від населення Ісландії. Існує "скромна кореляція", сказав команда, додавши, що відмінності в технологіях могли змінити результати — те, про що варто подумати в майбутньому.

Зв’язування генів із білками для здоров’я завжди було важкою грою в біомедичний телефон. Взявши за орієнтир білки плазми, ми можемо мати проксі, щоб зв’язати генетику зі здоров’ям і хворобою. Консорціум зробив усі дані загальнодоступні для дослідження іншими дослідницькими групами.

Зображення Фото: Національні інститути здоров'я