G-what ?: Введение в исследование ассоциации генома (GWAS)

Цепь ДНК

Когда в начале 2003 года было впервые объявлено об успешном секвенировании генома человека, многие думали, что это произведет революцию в нашем понимании здоровья и болезней. Благодаря этим десятилетним усилиям, которые обошлись почти в 3 миллиарда долларов, ученые тщательно определили генетический код, который делает нас теми, кто мы есть, и влияет на многие наши черты и характеристики. Но хотя это было исключительное достижение, оно означало только первые шаги в том, как мы понимаем себя и свою ДНК. Чтобы полностью понять, как этот код определяет рост человека или риск развития сердечных заболеваний, ученым пришлось поработать над сравнением тысяч или даже миллионов геномов людей. Войдите в исследование геномной ассоциации или GWAS.

Азбука ДНК

Во-первых, давайте сделаем шаг назад, чтобы лучше понять, что составляет наш геном. Наш геном состоит из ДНК; молекулы, называемые нуклеотидами, являются его строительными блоками. Нуклеотиды могут быть одним из четырех вариантов – аденин, тимин, цитозин и гуанин, которые чаще обозначаются буквами «А», «Т», «С» и «G». При объединении в длинные отрезки эти нуклеотиды могут образовывать гены. В наших клетках эти гены считываются и используются в качестве инструкций по созданию белков, которые выполняют в нашем организме ошеломляющий набор функций. Белки действуют как посланники, помогают защитить наше тело и придают структуру нашим клеткам, среди многих других важных задач.

Наш геном содержит ДНК, из которой состоят все наши гены – всего более 20 000! В дополнение ко всем нашим генам наш геном содержит длинные участки нуклеотидов, которые не превращаются в белки, и ученые все еще работают, чтобы выяснить, что все они делают. В целом геном человека составляет 3,2 миллиарда нуклеотидов. Из этих 3,2 миллиарда нуклеотидов у всех людей примерно 99,9% этих букв. Оставшиеся 0,1% нашего генома, которые по-прежнему составляют ошеломляющие 3 миллиона нуклеотидов, различаются у разных людей и групп населения и контролируют то, что делает всех нас уникальными.

Нуклеотид, который может различаться у разных людей, называется однонуклеотидным полиморфизмом или SNP (произносится «отрезок»). Например, в конкретном SNP 80% популяции имеют нуклеотид «G», тогда как оставшиеся 20% имеют вместо этого «C». Эти SNP лежат в основе того, почему два человека могут по-разному относиться к вкусу кинзы или почему один может быть более подвержен развитию деменции, чем другой.

Вместе лучше: мощь GWAS

Хотя мы знаем, что SNP помогают определять различия в наших характеристиках, трудность заключается в том, чтобы определить, какие SNP с какими характеристиками коррелируют. Здесь и проявляется магия исследования ассоциаций на уровне всего генома, или GWAS. GWAS изучает генетические данные тысяч, а иногда и миллионов людей, а также информацию об определенных чертах, таких как их индекс массы тела или же чувство одиночества . Затем ученые могут сравнить все эти данные и найти конкретные SNP, которые коррелируют (или «связывают») с риском развития конкретного заболевания или наличия у человека определенного признака. Эти результаты часто отображаются на метко названном «Манхэттенском графике», где наиболее значимые SNP, коррелированные с признаком, поднимаются вверх, как небоскребы.

Манхэттенский сюжет о GWAS

После определения SNP, которые больше всего коррелируют с интересующей характеристикой исследования, ученые затем работают над определением генов, в которых находятся эти SNP. Часто SNP находятся в генах или рядом с ними, которые помогают контролировать процессы, связанные с этим признаком. Например, Исследование GWAS изучение генетических вариантов, влияющих на аллергию, показало, что многие из идентифицированных SNP могут быть обнаружены в генах, контролирующих воспаление и иммунную систему. В других случаях исследователи могут действительно найти новые гены, которые играют роль в конкретном заболевании или признаке, с помощью GWAS. В дополнение к лучшему пониманию SNP, влияющих на конкретное заболевание, ценная информация, полученная в результате подобных полногеномных исследований, может даже привести к открытию новых способов лечения болезни!

Не все GWAS созданы равными

Два полногеномных ассоциативных исследования, изучающих один и тот же признак или заболевание, могут выявить разное количество SNP. Одним из основных факторов, контролирующих это, является количество участников исследования. Многие из самых первых GWAS использовали сотни или тысячи людей и идентифицировали только чрезвычайно важные SNP. Напротив, в условиях сегодняшнего бума генетического тестирования, вызванного постоянно снижающейся стоимостью, исследования регулярно изучают генетические данные миллионов людей. За счет включения все большего числа участников исследования у исследователей появляется больше статистических возможностей для выявления SNP, которые могут оказывать влияние на конкретный признак.

Еще одним фактором, который может определять результаты GWAS, являются популяции, выбранные для исследования. Многие исследования изучают генетические данные исключительно от лиц европейского происхождения, и результаты могут либо не передаваться другим популяциям, либо в исследовании могут отсутствовать важные SNP, которые преимущественно появляются только в определенных популяциях. Различные попытки увеличить разнообразие геномных исследований ведутся с целью обеспечить, чтобы каждый извлек выгоду из сделанных открытий.

Сходить в библиотеку

В Nebula Genomics мы запустили Библиотека исследований туманности чтобы клиенты могли видеть результаты исследований GWAS и то, что эти результаты значат для них и их генетических данных. Мы курируем последние научные публикации, которые раскрывают новые взгляды на SNP по целому ряду признаков и заболеваний. Мы считаем, что ваше путешествие и понимание ваших генетических данных не должны останавливаться в тот день, когда вы получите результаты, а должны продолжать расти по мере развития наших научных знаний. Недавно мы добавили Оценка полигенного риска расчеты для каждого исследования в библиотеке туманностей. Это захватывающее дополнение позволяет пользователям увидеть совокупный эффект многих SNP, связанных с определенным признаком или заболеванием. Мы продолжим добавлять новые функции, которые позволят нашим пользователям максимально использовать информацию о себе и своих геномах.
Чтобы начать свое путешествие по изучению ваших генетических данных и идей, которые Nebula может помочь вам открыть, закажите набор для полногеномного секвенирования Cегодня!