Top.Mail.Ru
Бесплатный подбор врача по Москве и Московской области. Телефон Call центра +7 (499) 519-32-44

Новые причины аутизма найдены в «мусорной» ДНК

Просмотров: 17
Новые причины аутизма найдены в "мусорной" ДНК

Используя методы искусственного интеллекта, исследователи продемонстрировали, что мутации в так называемой «мусорной» ДНК могут вызывать аутизм. Исследование, опубликованное в Nature Genetics, является первым, функционально связывающим такие мутации с нейродинамическим состоянием.

Исследование проводила Ольга Троянская в сотрудничестве с Робертом Дарнеллом. Троянская является заместителем директора по геномике в Центре Вычислительной Биологии Института Флатирон (Flatiron Institute’s Center for Computational Biology) в Нью-Йорке и профессором информатики Принстонского Университета. Дарнелл — профессор биологии рака в Университете Рокфеллера и исследователь в Медицинском Институте Говарда Хьюза.

Их команда использовала машинное обучение для анализа целых геномов у 1790 человек с диагнозом аутизм и их незатронутых родителей и братьев и сестер. У этих людей не было семейной истории аутизма, что означает, что генетической причиной их состояния были, вероятно, спонтанные мутации, а не унаследованные мутации.

Анализ предсказал разветвления генетических мутаций в тех частях генома, которые не кодируют белки, областях, которые часто неправильно характеризуются как «мусорная» ДНК. Число случаев аутизма, связанных с некодирующими мутациями, было сопоставимо с числом случаев, связанных с мутациями, кодирующими белок, которые отключают функцию генов.

Результаты работы выходят за рамки аутизма, говорит Троянская. «Это первая четкая демонстрация не унаследованных, некодирующих мутаций, вызывающих какие-либо сложные человеческие заболевания или расстройства.»

Ученые могут применять те же методы, что и в новом исследовании, для изучения роли некодирующих мутаций в таких заболеваниях, как рак и болезни сердца, говорит соавтор исследования Цзянь Чжоу из Института Флатирон и Принстона. «Это позволяет по новому взглянуть на причину не только аутизма, но и многих других заболеваний человека.»

Только 1-2% человеческого генома состоит из генов, которые кодируют схемы создания белков. Эти белки выполняют задачи во всем нашем организме, такие как регулирование уровня сахара в крови, борьба с инфекциями и передача сообщений между клетками. Однако остальные 98% нашего генома не являются генетическим мертвым грузом. Некодирующие области помогают регулировать процессы, когда и где гены производят белки.

Вам может быть интересно:  Хромосомные аномалии у новорожденных

Мутации в белок-кодирующих регионах составляют не более 30% случаев аутизма у лиц без семейной истории аутизма. Данные свидетельствовали о том, что мутации, вызывающие аутизм, должны происходить и в других частях генома.

Раскрыть, какие некодирующие мутации могут вызвать аутизм, сложно. У одного индивидуума могут быть десятки некодирующих мутаций, большинство из которых будут уникальными для индивидуума. Это делает традиционный подход к выявлению общих мутаций среди пораженных популяций нежизнеспособным.

Троянская и ее коллеги применили новый подход. Они научили модель машинного обучения предсказывать, как данная последовательность повлияет на экспрессию генов.

«Это сдвиг в мышлении о генетических исследованиях, которые мы вводим с этим анализом», — говорит Чандра Тесфельд, научный сотрудник лаборатории Троянской в Принстоне. «В дополнение к ученым, изучающим общие генетические мутации в больших группах людей, здесь мы применяем набор умных, сложных инструментов, которые говорят нам, что любая конкретная мутация будет делать, даже те, которые редки или никогда не наблюдались раньше.»

Исследователи изучали генетическую основу аутизма, применяя модель машинного обучения к сокровищнице генетических данных, называемой Simons Simplex Collection. Фонд Саймонса, головная организация Института Флатирон, создал и поддерживает хранилище. Коллекция Simons Simplex содержит все геномы почти 2000 «квартетов», состоящих из ребенка с аутизмом, незатронутого брата/сестры и их незатронутых родителей.

Эти четверо не имели в прошлом семейной истории аутизма, что означает, что не унаследованные мутации, вероятно, ответственны за состояние пострадавшего ребенка. (Такие мутации происходят спонтанно в сперматозоидах и яйцеклетках, а также в эмбрионах.)

Исследователи использовали свою модель для прогнозирования влияния не унаследованных, некодирующих мутаций у каждого ребенка с аутизмом. Затем они сравнили эти предсказания с эффектами той же самой, неизмененной нити в незатронутом брате ребенка.

Вам может быть интересно:  Электронные сенсоры измерения давления

«Проект Simons Simplex Collection — это то, что позволило нам провести это исследование», — говорит Чжоу. — Незатронутые братья и сестры — это встроенный контроль.»

Анализ показал, что некодирующие мутации у многих детей с аутизмом изменяют генную регуляцию. Более того, результаты показали, что мутации влияют на экспрессию генов в мозге и генов, уже связанных с аутизмом, таких как ответственные за миграцию и развитие нейронов. «Это согласуется с тем, как аутизм, скорее всего, проявляется в мозге», — говорит соавтор исследования Кристофер Парк, научный сотрудник Центра Вычислительной Биологии. — Дело не только в количестве мутаций, но и в том, какие они.»

Ученые проверили эффекты некоторых некодирующих мутаций в лабораторных экспериментах. Они вставляли в клетки предсказанные высокоэффективные мутации, обнаруженные у детей с аутизмом, и наблюдали за результирующими изменениями в экспрессии генов. Эти изменения подтвердили предсказания модели.

Троянская говорит, что она и ее коллеги будут продолжать совершенствовать и расширять свой метод. В конечном счете, она надеется, что работа улучшит использование генетических данных для диагностики и лечения различных заболеваний и расстройств. «Прямо сейчас 98% генома обычно отбрасывается», — говорит она. «Наша работа позволяет думать о том, что мы можем сделать с этими 98%.»

Источник: Simons Foundation

Дополнительная информация:

Отзывы и комментарии

Добавить комментарий

*

Контакты

Информационные материалы на данном сайте представляют собой статьи, написанные практикующими медицинскими специалистами и косметологами на основе практики или по информации, которая есть в открытом доступе как в сети Internet так и в различных печатных изданиях.

Doktorlaser.ru не несет ответственности за любые возникшие убытки, информацию или услуги.

В первую очередь всегда обращайтесь к врачу.