Многопрофильная группа исследователей секвенировала ДНК 6700 экзомов, части генома, которая содержит гены, кодирующие белки, в рамках финансируемого Национальным институтом сердца, легких и крови (NHLBI) Проекта секвенирования экзома, одного из крупнейшие когда-либо проводившиеся медицинские исследования по секвенированию.
Ученые, участвующие в проекте, изначально ожидали, что отдельные редкие варианты будут иметь больший эффект на более чем 80 сердечных, легких и связанных с кровью признаков и болезней, имеющих большое значение для общественного здравоохранения, сказала Сюзанна М. Леал, доктор философии.D., профессор и директор Центра статистической генетики факультета молекулярной генетики и генетики человека Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне, штат Техас.
Исследователи обнаружили, что многие (1.1 миллион) из 1.2 миллиона вариантов кодирования, которые они идентифицировали в данных экзома у 4420 американцев европейского происхождения и 2312 афроамериканцев, встречались в популяции очень редко и часто наблюдались только у одного человека. Лил, который представил результаты сегодня на встрече Американского общества генетики человека в 2012 г.
Доктор. Лил добавил, что большинство наблюдаемых вариантов кодирования являются популяционными и встречаются либо у европейцев, либо у афроамериканцев. "Из идентифицированных вариантов около 720 000 изменяют генетический код таким образом, что могут производить дефектные белки. Однако роль большинства из этих вариантов в развитии болезни не установлена," она сказала.
Основная цель проекта состояла в том, чтобы понять, как вариации экзома влияют на свойства и заболевания сердца, легких и крови.
Участники исследования были отобраны из более чем 220 000 человек, которые участвовали в другом исследовании, поддерживаемом Национальным институтом здравоохранения (NIH), в котором были собраны обширные медицинские данные об участниках. "Были отобраны люди, у которых есть интересующая конечная точка заболевания или особая ценность, имеющая значение для общественного здравоохранения," сказал доктор. Leal.
Секвенировав экзомы 91 пациента с муковисцидозом, доктор. Леал и ее коллеги-исследователи обнаружили и воспроизвели связь между вариантами гена DCTN4 и моментом, когда у пациента впервые развивается инфекция дыхательных путей Pseudomonas aeruginosa.*
Исследователи также смогли воспроизвести многие известные ассоциации между отдельными вариантами и признаками ДНК, такими как высокий уровень в крови липопротеинов низкой плотности, известного как “ плохой ” холестерин, и С-реактивный белок, который увеличивает реакцию организма на воспаление.
«Большинство этих результатов относятся к вариантам, которые распространены в популяции», – сказал д-р. Leal.
Чтобы выявить ассоциации с редкими вариантами, анализ проводился путем агрегирования информации от отдельных вариантов в пределах гена. Этот подход успешно обнаружил связь с редкими вариантами гена APOC3, который снижает уровень триглицеридов, нездорового типа жира в крови, – сказал доктор. Leal.
"Чтобы обнаружить ассоциации с редкими вариантами, из-за их умеренного эффекта, требуются очень большие размеры выборки. Во многих случаях данные проекта секвенирования экзома давали нам зацепки, которые необходимо было оценить с привлечением большего числа субъектов исследования. Одним из механизмов для этого было генотипирование дополнительных образцов с использованием чипа экзома, который содержит примерно 240000 вариантов кодирования. Проект секвенирования экзома сыграл очень важную роль в разработке чипа экзома, поскольку стал крупнейшим источником данных," она добавила.
Согласно NHLBI, секвенирование экзома – эффективный способ поиска редких вариантов, связанных со сложными признаками. В отличие от предыдущих полногеномных ассоциативных исследований (GWAS), которые были сосредоточены на общих вариантах, разбросанных по всему геному, секвенирование экзома может ускорить поиск однозначных генетических связей с заболеванием, сосредоточив внимание на кодирующей белок части генома
В журнале Science ** доктор. Леал и ее коллеги писали, что GWAS существенно улучшили знания об общих генетических вариациях, но в целом не были осведомлены о паттернах редких вариаций в кодирующих белки областях генома.
"Это совершенно новая область, для которой необходимо было разработать новую методологию. Мы извлекли много уроков из контроля качества и анализа данных экзома, а также того, какие типы результатов можно ожидать при анализе редких вариантов. Кроме того, проект секвенирования экзома оказался чрезвычайно ценным для лучшего понимания популяционной геномики и истории человека," Доктор. Лил сказал.