Несмотря на то, что конкретные генетические причины "сложные заболевания," категория расстройств, которая включает аутизм, диабет и болезни сердца, в значительной степени неизвестна из-за византийских генетических и экологических взаимодействий.
Теперь ученые из Чикагского университета провели один из самых обширных на сегодняшний день исследований генетических факторов, влияющих на сложные заболевания, – используя болезни с известными генетическими причинами, чтобы направлять их. Проанализировав более 120 миллионов историй болезни и выявив тенденции совместного возникновения среди сотен заболеваний, они создали уникальную генетическую карту, которая может помочь исследователям и клиницистам в диагностике, выявлении факторов риска и, в будущем, разработке методов лечения сложных заболеваний. Работа опубликована сент. 26 в ячейке.
"Впервые мы обнаружили, что почти каждое сложное заболевание имеет уникальный набор ассоциаций с моногенными заболеваниями. По сути, это дает нам «штрих-коды» конкретных локусов генов, которые мы можем использовать, чтобы помочь распутать сложную генетику сложных заболеваний," сказал Андрей Ржецкий, доктор медицинских наук, профессор генетической медицины и генетики человека в Чикагском университете, который руководил исследованием.
Большинство заболеваний человека сложны и вызваны сочетанием генетических факторов, факторов окружающей среды и образа жизни. На другом конце спектра находятся менделевские заболевания, такие как муковисцидоз и серповидно-клеточная анемия, которые вызваны аномалиями одного гена. Известно, что некоторые менделевские расстройства предрасполагают пациентов к определенным комплексным заболеваниям, но эти совместные проявления до сих пор изучались лишь в небольшом масштабе.
Чтобы выявить общие генетические структуры, лежащие в основе этих категорий заболеваний, Ржецкий и его команда разработали вычислительные алгоритмы для анализа более 120 миллионов записей счетов пациентов из больничных систем по всей территории США.S. и почти от всего населения Демарка. Они искали тенденции коморбидности или возникновения как комплексного, так и менделевского заболевания у одного и того же пациента, которые были выше, чем ожидалось из случайной случайности. Они изучили эти корреляции в 65 комплексных заболеваниях, поражающих почти все системы организма, включая артрит, депрессию и рак легких, а также в 95 группах менделевских болезней (представляющих 213 расстройств).
Команда выявила 2909 статистически значимых ассоциаций, а также соответствующие уровни относительного риска между каждой парой болезней. Некоторые сопутствующие заболевания были хорошо известны, например, тесная связь между дефицитом липопротеинов и сердечным приступом, но подавляющее большинство из них ранее были неизвестны. Например, было обнаружено, что синдром Марфана, заболевание соединительной ткани, имеет значительные сопутствующие заболевания с психоневрологическими заболеваниями, такими как аутизм, биполярное расстройство и депрессия. Синдром ломкой Х-хромосомы, нарушение умственной отсталости, имеет значительную связь с астмой, псориазом и вирусной инфекцией, что подчеркивает потенциальную дисфункцию иммунной системы у этих пациентов.
"Поскольку менделевские болезни связаны с известными генетическими локусами, мы, по сути, создали генетическую карту для сложных заболеваний, используя менделевские расстройства в качестве маркеров," сказал Дэвид Блэр, аспирант Чикагского университета и первый автор исследования. "Эти локусы представляют собой отличных кандидатов для выявления тонких генетических вариаций, некоторые из которых могут не вызывать напрямую менделевскую болезнь, но все же влиять на риск развития сложных заболеваний."
Эта генетическая карта незамедлительно пригодится генетикам и клиницистам в качестве индикатора уровня риска развития сложных заболеваний у их пациентов с менделевскими заболеваниями. Но это также дает ученым множество новых данных и уникальный подход, позволяющий лучше понять и разработать методы лечения сложных заболеваний.
Команда также обнаружила, что генетические нарушения, лежащие в основе менделевских болезней, по-видимому, не вносят независимый вклад в сложные заболевания, но, вероятно, взаимодействуют комбинаторным способом, в конечном итоге вызывая расстройства.
"Лица с несколькими генетическими вариантами, вызывающими менделевскую болезнь, в конечном итоге имеют гораздо более высокий риск сложного заболевания, чем мы могли бы прогнозировать, учитывая, что варианты действуют изолированно," Блер сказал.
Команда надеется расширить свое исследование на еще большее количество болезней и более широкие данные о населении и сравнить свои прогнозы с данными всего генома для широкой популяции.
"Наша работа может открыть много новых возможностей для будущих исследований сложных заболеваний," Ржецкий сказал.