G-o quê ?: Uma introdução ao estudo de associação do genoma (GWAS)

Faixa de DNA

Quando o sucesso do sequenciamento do genoma humano foi anunciado pela primeira vez no início de 2003, muitos pensaram que isso revolucionaria a forma como entendemos a saúde e a doença. Por meio desse esforço de uma década que custou quase US $ 3 bilhões, os cientistas identificaram meticulosamente o código genético que nos torna quem somos e impacta muitos de nossos traços e características. Mas, embora tenha sido uma conquista excepcional, sinalizou apenas os primeiros passos em como entendemos a nós mesmos e nosso DNA. Para entender completamente como esse código determina a altura de uma pessoa ou o risco de desenvolver doenças cardíacas, os cientistas tiveram que trabalhar para comparar milhares, ou até milhões, de genomas de indivíduos. Entre no Estudo de Associação de Todo o Genoma ou GWAS.

ABC do DNA

Primeiro, vamos dar um passo atrás para entender melhor o que constitui nosso genoma. Nosso genoma é composto de DNA; moléculas chamadas nucleotídeos são seus blocos de construção. Os nucleotídeos podem ser uma das 4 opções – adenina, timina, citosina e guanina, mais comumente denotados por “A”, “T”, “C” e “G”. Quando combinados em longos trechos, esses nucleotídeos podem formar genes. Em nossas células, esses genes são lidos e usados como instruções para fazer proteínas, que desempenham uma série de funções incompreensíveis em nossos corpos. As proteínas atuam como mensageiros, ajudam a proteger nosso corpo e dão estrutura às células, entre muitas outras tarefas importantes.

Nosso genoma contém o DNA que constitui todos os nossos genes – mais de 20.000 no total! Além de todos os nossos genes, nosso genoma contém longos trechos de nucleotídeos que não são transformados em proteínas, e os cientistas ainda estão trabalhando para descobrir o que todos eles fazem. Ao todo, o genoma humano tem 3,2 bilhões de nucleotídeos. Destes 3,2 bilhões de nucleotídeos, todos os humanos compartilham cerca de 99,9% dessas letras. O 0,1% restante de nosso genoma, que ainda é espantoso com 3 milhões de nucleotídeos, varia entre as pessoas e populações e controla o que nos torna únicos.

Um nucleotídeo que pode variar entre as pessoas é chamado de polimorfismo de nucleotídeo único ou SNP (pronuncia-se “snip”). Por exemplo, em um SNP específico, 80% da população tem um nucleotídeo “G”, enquanto os 20% restantes têm um “C”. Esses SNPs formam a base do motivo pelo qual 2 pessoas podem ter sentimentos diferentes sobre o sabor do coentro, ou por que uma pode ser mais suscetível a desenvolver demência do que a outra.

Melhor juntos: o poder do GWAS

Embora saibamos que os SNPs ajudam a gerar diferenças em nossas características, a dificuldade está em determinar quais SNPs se correlacionam com quais características. É aqui que entra a magia do estudo de associação do genoma, ou GWAS. Um GWAS examina os dados genéticos de milhares, e às vezes até milhões, de indivíduos ao lado de informações sobre uma determinada característica, como seu índice de massa corporal ou sentimentos de solidão . Os cientistas podem então comparar todos esses dados e encontrar os SNPs específicos que se correlacionam (ou “associam”) com o risco de uma pessoa desenvolver uma doença específica ou ter uma característica específica. Esses resultados são frequentemente exibidos em um “gráfico de Manhattan” apropriadamente denominado, onde os SNPs mais significativos correlacionados à característica se erguem como arranha-céus.

Trama de Manhattan de um GWAS

Depois de identificar os SNPs que mais se correlacionam com o traço de interesse do estudo, os cientistas trabalham para determinar os genes nos quais esses SNPs residem. Muitas vezes, os SNPs estão em ou próximos a genes que ajudam a controlar processos relacionados à característica. Por exemplo, um Estudo GWAS examinar as variantes genéticas que influenciam as alergias descobriu que muitos dos SNPs identificados podem ser encontrados em genes que controlam a inflamação e o sistema imunológico. Outras vezes, os pesquisadores podem realmente encontrar novos genes que desempenham um papel em uma doença ou característica específica por meio de um GWAS. Além de uma melhor compreensão dos SNPs que influenciam em uma doença específica, as informações valiosas obtidas em estudos do genoma como esses podem até mesmo levar à descoberta de novas maneiras de tratar a doença!

Nem todos os GWAS são criados iguais

Dois estudos de associação do genoma examinando a mesma característica ou doença podem identificar diferentes números de SNPs. Um dos principais fatores que controlam isso é o número de participantes em um estudo. Muitos dos primeiros GWAS usaram centenas ou milhares de pessoas e identificaram apenas SNPs extremamente significativos. Em contraste, com o boom atual de testes genéticos impulsionado por custos cada vez menores, os estudos examinam rotineiramente os dados genéticos de milhões de indivíduos. Ao incluir grupos cada vez maiores de participantes do estudo, os pesquisadores têm mais poder estatístico para identificar SNPs que podem exercer uma influência sobre uma característica particular.

Outro fator que pode determinar os resultados de um GWAS são as populações selecionadas para o estudo. Muitos estudos examinam dados genéticos apenas de indivíduos de ascendência europeia e os resultados podem não ser transferidos para outras populações ou, o estudo pode perder SNPs importantes que aparecem predominantemente apenas em certas populações. Vários esforços para aumentar a diversidade de pesquisas genômicas estão em andamento, com o objetivo de garantir que todos possam se beneficiar com as descobertas feitas.

Indo para a Biblioteca

Na Nebula Genomics, lançamos o Nebula Research Library para permitir que os clientes vejam os resultados dos estudos GWAS e o que esses resultados significam para eles e seus dados genéticos. Fazemos a curadoria das publicações científicas mais recentes que revelam novos insights sobre SNPs em uma série de características e doenças. Acreditamos que sua jornada e compreensão de seus dados genéticos não devem parar no dia em que você obtém seus resultados, mas sim continuar a crescer à medida que nosso conhecimento científico avança. Recentemente, adicionamos Pontuação de risco poligênico cálculos para cada estudo na Nebula Library. Esta adição emocionante permite que os usuários vejam o efeito cumulativo de muitos SNPs relacionados a uma determinada característica ou doença. Continuaremos adicionando novos recursos que permitem aos nossos usuários maximizar as informações que podem aprender sobre si próprios e seus genomas.
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