Ученые создали крупнейшую в мире общедоступную базу данных генетических вариантов – изменений в ДНК, которые иногда могут приводить к заболеваниям.
Использование этого ресурса, называемого Базой данных агрегирования генома (gnomAD) и включающего информацию от более чем 140000 человек со всего мира, описано в знаменательном сборнике из семи статей, опубликованных сегодня в журналах Nature, Nature Communications и Nature Medicine.
Эти документы от международных организаций, включая Broad Institute of MIT & Гарвардский и Имперский колледж Лондона, описывают, как gnomAD выявляет ранее неизвестные генетические варианты, которые приводят к заболеваниям, а также информацию о потенциальных мишенях для лекарств от таких состояний, как болезнь Паркинсона.
Доктор. Джеймс Уэр из Национального института сердца и легких и Лондонского института медицинских наук MRC, соавтор трех статей и член консорциума gnomAD сказал: "Считывание геномов стало обычным делом как в научных исследованиях, так и в здравоохранении. Однако по-прежнему существуют огромные проблемы в понимании того, что написано в нашей ДНК, и в использовании этой информации для улучшения здоровья пациентов.
"Ресурс gnomAD оказался чрезвычайно ценным для понимания того, какие гены важны для здоровья и болезней человека, а также для понимания того, какие конкретные варианты этих генов вызывают проблемы, и он уже ежедневно используется в лабораториях генетического тестирования по всему миру. В этом сборнике документов освещены лишь некоторые из множества вариантов использования этого мощного ресурса, который станет еще более информативным по мере увеличения набора данных. Ресурс gnomAD – это огромная командная работа. Более 100 различных исследовательских групп поделились данными от более чем 140000 человек. Такое сотрудничество и совместное использование позволяет выполнять работу, с которой ни одна команда не справилась бы в одиночку".
Инструкции тела
Гены содержат инструкции по производству всех белков в организме. Изменения в последовательности ДНК, кодирующей эти гены, могут привести к генетическим заболеваниям. Крупные исследования генетического секвенирования дают возможность изучить эффекты вариантов, изменяющих гены, так называемых вариантов с потерей функции, обеспечивая важное понимание биологии человека и болезней.
Просматривая большое количество людей в gnomAD, ученые могут увидеть, какие гены часто нарушаются, а какие очень редко изменяются. Если гены редко нарушаются у здоровых людей, это может означать, что их изменение может привести к болезни. В новом исследовании выявлено в общей сложности 443769 предполагаемых вариантов потери функции, что намного больше, чем в предыдущих генетических базах данных.
В одной статье, возглавляемой доктором. Ники Виффин из Национального института сердца и легких и Лондонского института медицинских наук MRC в Имперском колледже Лондона исследователи изучали влияние вариантов ДНК, возникающих в области генома, которая действует как «панель управления», и управляет тем, сколько белка ген делает. Эти варианты могут обмануть клетку, чтобы она начала считывать ген не в том месте, но ранее они не были хорошо изучены. Благодаря новой генетической библиотеке исследователи смогли изучить влияние этих вариантов и выявить те, которые приводят к определенным заболеваниям. Когда такое состояние, которое может быть вызвано этими типами изменений ДНК, является нейрофиброматозом, редким заболеванием, которое вызывает образование опухолей в нервной ткани.
Доктор. Уиффин, который также является соавтором трех других статей, объяснил: "В настоящее время нам известны только генетические изменения, которые приводят к редким заболеваниям примерно в половине случаев, что оставляет многих пациентов и их семьи в неведении относительно того, что вызывает их часто тревожные состояния. Использование этой новой генетической библиотеки уже позволило нам рассказать некоторым пациентам, что мы обнаружили генетические причины их состояния, что может открыть дверь для индивидуального лечения."
Надежда на лечение Паркинсона
Во второй статье имперские ученые вместе с другими из Института Броуда, 23andMe и Фонда Майкла Дж. Фокса использовали базу данных gnomAD, чтобы предположить, что потенциальное лечение болезни Паркинсона должно быть безопасным для людей
В статье ученые сосредоточились на генетических вариантах гена LRRK2. Известно, что изменения в этом гене увеличивают риск болезни Паркинсона, возможно, за счет воздействия на нервную функцию, но первоначальные исследования на животных показали, что блокирование дефектного белка может привести к повреждению легких, печени и почек.
Команда использовала информацию из базы данных генетических вариантов, чтобы показать, что варианты с потерей функции LRRK2 не приводят к тяжелой органной дисфункции у людей. Это многообещающая новость для пациентов с болезнью Паркинсона и для фармацевтических компаний, которые в настоящее время разрабатывают препараты против LRRK2 посредством клинических испытаний.
Доктор. Уиффин прокомментировал: "Большие генетические базы данных все чаще дают нам убедительное представление о вероятном воздействии определенных лекарств. Если мы увидим, что генетические варианты, которые естественным образом уменьшают количество белка в нашем организме, не приводят к серьезным заболеваниям, мы можем быть более уверены в том, что терапевтическое нацеливание на этот белок также будет безопасным."
Доктор. Whiffin получил софинансирование от Rosetrees Trust и Stoneygate Trust. Доктор. Уиффин является научным сотрудником Имперского колледжа Rosetrees / Stoneygate 2018, и эта награда позволила ей построить свою независимую исследовательскую программу и значительно продвинуть свои исследования.