Исследователи из Японии составили первую в своем роде генетическую базу данных по аутоиммунным и аутовоспалительным заболеваниям. Этот ресурс позволит экспертам глубже понять, как развиваются иммунные нарушения, и спланировать будущие проекты по открытию лекарств. Ученые также надеются, что этот атлас данных о геноме иммунной системы в конечном итоге может быть применен для расследования инфекционных заболеваний, таких как COVID-19.
"Для понимания болезней необходимо глубокое понимание функции генетических вариантов. С помощью этого набора данных мы можем связать данные об изменениях последовательности ДНК, связанных с заболеванием, с генами и типами клеток, которые важны для патогенеза заболевания," сказал научный сотрудник проекта Токийского университета Минето Ота, М.D., Ph.D., клинический ревматолог и специалист по функциональной геномике. Ота – ведущий автор исследования, недавно опубликованного в Cell. Проект был реализован при участии сотрудников исследовательского института RIKEN и Chugai Pharmaceutical Co., ООО.
Многие предыдущие исследовательские проекты сравнивали полные последовательности генома пациентов с медицинским диагнозом и здоровых людей. Затем рассматриваются любые варианты последовательностей ДНК, идентифицированные в этих общегеномных ассоциативных исследованиях "связанный" с болезнью.
Многие варианты, выявленные в ассоциативных исследованиях, находятся не в генах, основных единицах наследственности, а, скорее, в частях ДНК, которые регулируют "на" или "выключенный" экспрессия генов. Большая часть генома человека – это не гены, а это регуляторная ДНК. Эксперты могут знать, что часть ДНК участвует в регуляции генов, но не понимать, как именно и что она делает, или даже какие гены регулирует.
Чтобы раскрыть функцию регуляторной ДНК, другой тип исследования генома, называемый анализом локусов количественных признаков экспрессии (eQTL), пытается связать различия в последовательности ДНК с различиями в экспрессии генов. С данными eQTL исследователи могут делать более обоснованные предположения о назначении регуляторных последовательностей ДНК, о том, как варианты регуляторной последовательности могут влиять на экспрессию генов, которые они регулируют, и как эти различия в экспрессии генов вызывают заболевание.
Были выполнены другие иммунно-ориентированные исследования eQTL, но предыдущие исследования включали только здоровых добровольцев и исследовали ограниченное количество типов клеток.
"Воспалительные условия создают очень разные физические характеристики иммунных клеток по сравнению с теми же клетками в здоровом состоянии. Генетические варианты, связанные с иммунными состояниями, могут функционировать только в болезненном состоянии, поэтому для этого типа генетического исследования было очень важно получить образцы от реальных пациентов," сказал Ота.
Исследовательская группа секвенировала полные геномы 79 здоровых добровольцев и 337 пациентов с диагнозом любой из 10 различных категорий иммуноопосредованных заболеваний, включая ревматоидный артрит, системную красную волчанку и системный склероз. Все добровольцы имели японское происхождение.
Понимание иммуно-опосредованных заболеваний является сложной задачей, потому что, хотя каждое заболевание клинически отличается, существует много совпадений, и пациенты с одним и тем же диагнозом могут проявлять очень разные симптомы.
"Из-за всего этого разнообразия есть предел тому, сколько вы можете узнать, изучая одно иммуноопосредованное заболевание за раз. Но если мы изучим 10 болезней вместе, это даст более полную картину об этих типах болезней," Ота объяснил.
После завершения полного секвенирования генома исследователи выделили 28 различных типов иммунных клеток из образцов крови добровольцев и измерили экспрессию генов в этих клетках.
База данных, созданная в ходе этого исследования, получила название Атлас экспрессии генов иммунных клеток Токийского университета (ImmuNexUT).
"Мы видим, что каждый тип иммунных клеток имеет отличительные результаты eQTL в атласе, которые могут сказать нам, как генная регуляция различается между типами клеток и какой именно тип клеток важен для развития какого заболевания," сказал Ота.
ImmuNexUT теперь является крупнейшим набором данных eQTL, созданным с использованием добровольцев восточноазиатского происхождения.
"В этой области до сих пор крупномасштабные геномные и функциональные геномные исследования проводились в основном с европейскими донорами, хотя популяционное разнообразие имеет решающее значение для точного понимания геномных функций. Этот атлас японских субъектов (eQTL) также имеет значение для преодоления этого европейского предубеждения и дальнейшего исследования функций вариантов ДНК в сочетании с европейскими наборами данных," сказал Ота.
Исследователи надеются, что база данных ImmuNexUT будет продолжать расти и в конечном итоге приведет к лучшим результатам для пациентов.