Ученые нашли недостающие связи между генами и болезнями
Новый подход к генетическому картированию позволяет анализировать влияние каждого гена в клетке и строить карты сложных сетей, связывающих тысячи генов с признаками заболеваний, что открывает путь к поиску более эффективных терапевтических мишеней
Короткое резюме
Исследователи из Институтов Гладстона и Стэнфордского университета разработали новый масштабный подход к генетическому картированию, который позволяет преодолеть ограничения традиционных GWAS-исследований (Genome-Wide Association Studies — полногеномные исследования ассоциаций). Метод сочетает данные о влиянии нокаута (подавления функции гена) каждого гена в клеточной линии лейкемии (рака крови) на ее транскриптом (совокупность всех транскриптов, производимых клеткой или группой клеток) с геномными данными более 500 000 человек из UK Biobank (британский биобанк, содержащий генетические и медицинские данные). Это позволяет построить детализированную карту сетей генов, влияющих на определенные признаки, и увидеть не только статистические ассоциации, но и биологические причинно-следственные связи между генами и болезнями.
На примере признаков красных кровяных клеток ученые показали, как работает метод. Они выявили, что сложные признаки регулируются тысячами генов, образующих разветвленные сети, и что один ген может одновременно влиять на несколько биологических программ. Например, ген SUPT5H, ассоциированный с бета-талассемией (наследственным заболеванием, связанным с нарушением синтеза гемоглобина), регулирует три ключевых пути: синтез гемоглобина, клеточный цикл и аутофагию (процесс деградации и переработки клеточных компонентов), оказывая на них разнонаправленное воздействие.
Разработанный инструмент имеет широкий потенциал для изучения биологии и поиска лекарств. В частности, лаборатория Марсона (исследователя, возглавляющего проект) планирует применить его к Т-клеткам (тип лимфоцитов, играющих ключевую роль в иммунной системе), чтобы расшифровать генетическую архитектуру аутоиммунных заболеваний (заболеваний, при которых иммунная система атакует собственные клетки организма), иммунодефицитов (состояний, при которых снижена способность организма бороться с инфекциями) и аллергий (гиперчувствительности иммунной системы к определённым веществам), в развитии которых эти клетки играют ключевую роль. Метод обещает стать мощным средством для превращения огромных массивов генетических данных в конкретные биологические гипотезы и мишени для терапии.
Мощный инструмент сетевого анализа
Разработан метод, объединяющий данные по нокауту генов в клетке с популяционной геномикой (изучение генетического разнообразия в популяциях), чтобы строить причинно-следственные карты сетей, связывающих гены со сложными признаками
Раскрытие многофункциональности генов
Показано, что отдельные гены могут одновременно регулировать несколько независимых биологических программ (например, SUPT5H влияет на синтез гемоглобина, клеточный цикл и аутофагию), что объясняет сложность их вклада в болезни
Преодоление разрыва между GWAS и биологией
Подход позволяет перейти от простых статистических ассоциаций, выявляемых GWAS (Genome-Wide Association Studies — полногеномные исследования ассоциаций), к пониманию конкретных молекулярных путей, через которые генетические варианты влияют на фенотип (совокупность характеристик организма)
Перспективы для иммунологии и терапии
Метод особенно перспективен для изучения иммуноопосредованных заболеваний (заболеваний, развитие которых связано с нарушениями в иммунной системе), поскольку генетический риск многих из них сконцентрирован в Т-клетках (тип лимфоцитов, играющих ключевую роль в иммунной системе), и его применение может привести к идентификации новых терапевтических мишеней
Текст сгенерирован с использованием ИИ
