Исследователи разработали новую стратегию для улучшения результатов исследований полногеномных ассоциаций (GWA).
Исследования GWA включают быстрое сканирование маркеров в геномах многих людей. Таким образом, ученые могут искать связь между определенными генетическими маркерами или вариантами в популяции и конкретным признаком, включая болезнь. Однако задача состоит в том, чтобы взять эти начальные ассоциативные сигналы и идентифицировать функциональные изменения ДНК и их молекулярные последствия. Это важный шаг на пути воплощения этих результатов в клиническую пользу.
Исследователи утвердили общую структуру для упрощения обнаружения функциональных вариантов ДНК, лежащих в основе сигналов GWA. Команда стремилась понять сложность геномов и вариации последовательностей, что привело к лучшему пониманию функции затронутого гена и биологических путей, задействованных на клеточном уровне.
В результате это принесет пользу многим ученым по всему миру, которые в настоящее время применяют исследования GWA для поиска генов, влияющих на бесчисленные общие черты и заболевания. По оценкам, эта новая стратегия может пролить свет на один из четырех сигналов GWA для данного признака, но это будет в значительной степени зависеть от знания соответствующих типов клеток.
Совместным исследованием руководили Дирк Пол, научный сотрудник Института Сэнгера по программе Марии Кюри, и доктор Панос Делукас, возглавляющий группу Института генетики сложных черт человека. Их подход был основан на технике картирования областей генома, которые «открыты для бизнеса», в открытой конформации, которая позволяет легко активировать его. ДНК в клетках плотно упакована белками в структуру, называемую хроматином. Команда использовала метод под названием FAIRE (изоляция регуляторных элементов с помощью формальдегида), чтобы найти открытые области хроматина и изучить варианты, полученные в исследованиях GWA.
Зная, что многие ассоциированные варианты расположены не внутри кодирующих белки областей, а снаружи ?? возможно в регионах, которые участвуют в регуляции генов ?? исследователи изучали варианты путем скрининга генетических регионов, связанных с признаками крови в двух типах клеток крови.
"Исследования GWA оказались очень успешными, позволив нам сосредоточиться на биологически значимых частях генома, но нам необходимо создать функциональные наборы данных для всех типов клеток человека, чтобы преобразовать первоначальные результаты в биологические механизмы," сказал доктор Делукас. "Это исследование является одним из таких примеров и демонстрирует силу интеграции геномных и биологических данных."
Ученые исследовали один участок хромосомы 7, который был «открыт для бизнеса» и содержал вариант, связанный с характеристиками тромбоцитов. Эта область была открыта в клетках, которые образуют тромбоциты, обнаруженные в крови (мегакариоциты), но не в клетках, которые сами образуют эритроциты (эритробласты).
Ученые показали, что этот вариант является функциональным, влияя на аффинность связывания EVI1, фактора транскрипции, контролирующего активность гена. Регуляторный вариант влияет на экспрессию PIK3CG, гена, участвующего в биологии тромбоцитов. Мыши, лишенные PIK3CG, показали различия в экспрессии нескольких ключевых генов тромбоцитов, включая фактор фон Виллебранда (VWF), мутации, которые вызывают наиболее распространенное нарушение свертываемости крови, называемое болезнью фон Виллебранда1. Исследователи обнаружили функциональные варианты-кандидаты еще в шести регионах GWA, что дало возможность для дальнейших открытий с биологическими последствиями.
"Первоначальный успех нашей стратегии вселил в нас уверенность в том, что мы можем применить ее для выявления генетических вариантов, связанных с различными кардиометаболическими признаками, в частности, ишемической болезнью сердца, которую мы в настоящее время изучаем," сказал Дирк Пол. "Мы находим много ассоциаций, и нам нужен путь для выявления функциональных вариантов и понимания их биологического значения. Мы показали, что это один многообещающий путь к этой цели."