Η αιμοληψία είναι μια από τις πιο συνηθισμένες κλινικές εξετάσεις. Μπορεί επίσης να είναι μια πέτρα Rosetta για την αποκωδικοποίηση γενετικών πληροφοριών και τη σύνδεση τυπογραφικών σφαλμάτων DNA με την υγεία και τις ασθένειες.

Αυτή την εβδομάδα, τρία μελέτες in Φύση επικεντρώθηκε στο υδαρές συστατικό του αίματος - που ονομάζεται πλάσμα - ως μεταφραστής μεταξύ γονιδίων και σωματικών λειτουργιών. Χωρίς αιμοσφαίρια, το πλάσμα έχει κιτρινωπό χρώμα και περιέχει χιλιάδες πρωτεΐνες που στροβιλίζονται μέσω της κυκλοφορίας του αίματος. Οι πρωτεΐνες του πλάσματος ενεργοποιούν μια μυριάδα βιολογικών διεργασιών: τροποποιούν τις ανοσολογικές αποκρίσεις, αλλάζουν τον μεταβολισμό και ακόμη και υποκινούν -ή εμποδίζουν- νέες συνδέσεις στον εγκέφαλο.

Αποτελούν επίσης μια γέφυρα μεταξύ της γενετικής και της υγείας μας.

Από τότε πρώτα χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος, οι επιστήμονες προσπάθησαν να συνδέσουν τα γενετικά τυπογραφικά λάθη με την υγεία και τις ασθένειες. Είναι σκληρό πρόβλημα. Μερικές από τις πιο ανησυχητικές ανησυχίες για την υγεία μας - καρκίνος, καρδιακές και αγγειακές παθήσεις και άνοια και άλλες εγκεφαλικές διαταραχές - επηρεάζονται από πολλαπλά γονίδια που λειτουργούν από κοινού. Η διατροφή, η άσκηση και άλλοι παράγοντες του τρόπου ζωής μπερδεύουν τις συνδέσεις γονιδίου με σώμα.

Οι νέες μελέτες χρησιμοποίησαν την Biobank του Ηνωμένου Βασιλείου, μια ολοκληρωμένη βάση δεδομένων που περιέχει δείγματα πλάσματος από περισσότερα από 500,000 άτομα, παράλληλα με την υγεία και τα γενετικά τους δεδομένα.

Η έρευνα βρήκε πολλαπλές «υπογραφές» πρωτεϊνών στο πλάσμα που χαρτογραφήθηκαν σε συγκεκριμένα μέρη του γενετικού κώδικα – για παράδειγμα, σπάνιες επεξεργασίες επιστολών DNA που προηγουμένως ήταν δύσκολο να αποτυπωθούν. Σκάβοντας βαθύτερα, αρκετές υπογραφές πρωτεΐνης πλάσματος αντανακλούσαν γενετικές αλλαγές που συνδέονταν με λιπώδη ηπατική νόσο. Άλλες συσχετίσεις μεταξύ γονιδίου και πλάσματος προέβλεπαν τον τύπο αίματος, την υγεία του εντέρου και άλλα φυσικά χαρακτηριστικά.

Αυτά τα παραδείγματα απόδειξης της ιδέας μπορεί να φέρουν νέες ιατρικές ανακαλύψεις. Το πλάσμα λαμβάνεται εύκολα μέσω αιμοληψίας. Ως μεταφραστής μεταξύ γενετικών και φυσικών προφίλ, οι πρωτεϊνικές υπογραφές τους μπορούν ενδεχομένως να ενημερώσουν για νέα φάρμακα, διάγνωση ή θεραπείες.

Για να είμαστε πολύ σαφείς: η τριάδα των μελετών προήλθε από έναν απροσδόκητο συνασπισμό—13 βιοφαρμακευτικές εταιρείες που συνεργάζονται σε ένα προανταγωνιστικό σύμφωνο. Η διάταξη είναι ακριβώς όπως ακούγεται. Αντί να ανταγωνίζονται μεταξύ τους, οι εταιρείες μοιράζονται αποτελέσματα για να λύσουν ένα από τα πιο δύσκολα βιολογικά μυστήρια - πώς τα γονίδια, με μια μεγάλη δόση περιβαλλοντικών επιρροών, μας κάνουν αυτό που είμαστε.

Pharma Frenemies

Πίσω το 2020, μια χούφτα από τις πιο σημαίνουσες φαρμακευτικές εταιρείες στον κόσμο σύναψαν μια συμφωνία συνεργασίας σε μια και μόνο προσπάθεια—την Pharma Proteomics Project.

Η UK Biobank, ένας από τους μεγαλύτερους και πιο ολοκληρωμένους βιοϊατρικούς πόρους στον κόσμο, ήταν ο βασικός διοργανωτής. Η βιοτράπεζα κυκλοφόρησε για πρώτη φορά το 2006 και εξελίχθηκε σε μια τεράστια βάση δεδομένων: Μέχρι στιγμής, πάνω από μισό εκατομμύριο συμμετέχοντες στο Ηνωμένο Βασίλειο έχουν εγγραφεί, συμπεριλαμβανομένων ατόμων διαφορετικών εθνοτήτων. Η βάση δεδομένων περιέχει βιογραφικές πληροφορίες—ηλικία, φύλο και κατάσταση υγείας—και πιο εις βάθος μέτρα, όπως σαρώσεις εγκεφάλου, αλληλουχίες γονιδίων και εξετάσεις αίματος.

Αυτές δεν είναι μόνο κλινικές εξετάσεις αίματος για τον έλεγχο των επιπέδων μετάλλων ή ορμονών σας. Χρησιμοποιώντας δείγματα αίματος, η Biobank έχει ένα πλήρες προφίλ της πρωτεΐνης πλάσματος κάθε συμμετέχοντα.

Τα τελευταία χρόνια, με τη συγκατάθεση των εθελοντών, η Biobank έδωσε στη δημοσιότητα το σύνολο δεδομένων της στους επιστήμονες. Όλα τα γενετικά δεδομένα αφαιρέθηκαν από πληροφορίες που θα μπορούσαν να εντοπιστούν σε οποιονδήποτε εθελοντή.

Το τεράστιο σύνολο δεδομένων τράβηξε τα βλέμματα των μεγάλων φαρμακείων. Οι πρωτεΐνες του πλάσματος είναι εύκολο να συλλεχθούν και να αναλυθούν, καθιστώντας τις ιδανικές για τη διάγνωση ασθενειών. Η αποκρυπτογράφηση του τρόπου λειτουργίας τους στο σώμα θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει τους ερευνητές να ανακαλύψουν πιθανούς στόχους ασθενειών.

Η Δρ Naomi Allen, επικεφαλής επιστήμονας της UK Biobank, συμφώνησε. «Η μέτρηση των επιπέδων πρωτεΐνης στο αίμα είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση της σχέσης μεταξύ γενετικών παραγόντων και της ανάπτυξης κοινών απειλητικών για τη ζωή ασθενειών», είπε. είπε όταν το έργο ξεκίνησε το 2020.

«Με δεδομένα για γενετικούς, απεικονιστικούς παράγοντες, παράγοντες τρόπου ζωής και αποτελέσματα για την υγεία για πολλά χρόνια, αυτή θα είναι η μεγαλύτερη πρωτεομική [συλλογή όλων των πρωτεϊνών] μελέτη στον κόσμο που θα μοιραστεί ως παγκόσμιος επιστημονικός πόρος».

Ένας αιματηρός καλός σύνδεσμος

Η κοινοπραξία απέδωσε.

In μία μελέτη, από τη Biogen και τους συνεργάτες της, η ομάδα έκανε ένα πρώτο βήμα προς τη σύνδεση της γενετικής ποικιλότητας με την κατάσταση της υγείας.

Κάθε άνθρωπος μοιράζεται παρόμοια γονίδια, αλλά αυτά τα γονίδια διαφέρουν ως προς τα ακριβή γράμματά τους. Μια εναλλαγή DNA ενός γράμματος μπορεί να οδηγήσει σε κληρονομικές ασθένειες, όπως η δρεπανοκυτταρική αναιμία. Άλλες φορές, ένα γονίδιο αντιγράφει τον εαυτό του όταν δεν υποτίθεται ότι προκαλεί θανατηφόρα νευρολογικά προβλήματα όπως η νόσος του Huntington.

Ωστόσο, το πώς τα περισσότερα γενετικά τυπογραφικά λάθη συμβάλλουν στην υγεία παραμένει σε μεγάλο βαθμό ένα μυστήριο.

Εδώ, η ομάδα ανέλυσε σχεδόν 3,000 πρωτεΐνες πλάσματος από 54,219 συμμετέχοντες στο UK Biobank μαζί με τα γενετικά τους προφίλ. Οι πρωτεΐνες επιλέχθηκαν για να αποτυπώσουν καλύτερα τη γενική κατάσταση της υγείας ενός ατόμου, συμπεριλαμβανομένης της υγείας της καρδιάς, του μεταβολισμού, της φλεγμονής, της εγκεφαλικής λειτουργίας και τυχόν καρκινικών δεικτών.

Συνολικά, ανακάλυψαν περίπου 16 εκατομμύρια ανταλλαγές γραμμάτων DNA ενός γράμματος που χαρτογραφήθηκαν σε περισσότερες από 3,700 διαφορετικές τοποθεσίες στο γονιδίωμα. Ονομάζονται «γονιδιωματικοί τόποι», αυτές οι θέσεις είναι εξαιρετικά πολύτιμες για τη γεφύρωση γενετικών δεδομένων με πρωτεΐνες που σχετίζονται με ασθένειες. Σε σύγκριση με προηγούμενες μελέτες, το 81 τοις εκατό αυτών των συσχετίσεων γονιδίου-πρωτεΐνης είναι νέες.

Εν τω μεταξύ, οι πρωτεΐνες του πλάσματος σχημάτισαν ένα είδος «δαχτυλικού αποτυπώματος», επιτρέποντας στους επιστήμονες να προβλέψουν την ηλικία, το φύλο, τον δείκτη μάζας σώματος, τις ομάδες αίματος, ακόμη και τη λειτουργία των νεφρών και του ήπατος ενός ατόμου.

Σε μια δοκιμή χρησιμοποιώντας το «δακτυλικό αποτύπωμα» του πλάσματος, η ομάδα ανακάλυψε ένα γενετικό δίκτυο που ενισχύει τη λειτουργία των κυττάρων του ανοσοποιητικού. Άλλες δοκιμές βρήκαν μια ενδιαφέρουσα σχέση μεταξύ της ομάδας αίματος και της υγείας του εντέρου και αποκωδικοποίησαν πώς οι γενετικές παραλλαγές επηρεάζουν τις ανοσολογικές αποκρίσεις σε διαφορετικούς ανθρώπους.

Με άλλα λόγια, η ομάδα κατασκεύασε έναν γενετικό άτλαντα που χαρτογραφείται στο σύμπαν των πρωτεϊνών του πλάσματος.

Σπάνιες ανταλλαγές γενετικής και ευρύτερη καταγωγή

Μια άλλη μελέτη αποκαλείται η οθόνη plasma-genetics με το όνομά της: proteogenomic.

Με επικεφαλής την AstraZeneca, η ομάδα εξόρυξε το ίδιο σύνολο δεδομένων βιοτράπεζας για σπάνιες γενετικές παραλλαγές που συνδέονται με αλλαγές στις πρωτεΐνες και τις ασθένειες του πλάσματος. Η ενσωμάτωση των δύο θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση «μηχανισμών ασθενειών, στον εντοπισμό κλινικών βιοδεικτών και στην ανακάλυψη στόχων φαρμάκων», είπε η ομάδα.

Σάρωση μέσω της βιοτράπεζας, βρήκαν πάνω από 5,400 σπάνιες συσχετίσεις μεταξύ γονιδίων και υπογραφών πρωτεΐνης πλάσματος. Σε μια πρώιμη Αποκριάτικη ανατροπή, δύο γονίδια ξεχώρισαν ιδιαίτερα: το STAB1 και το STAB2. Συνήθως πιστεύεται ότι εμπλέκονται στην απομάκρυνση των παλαιών πρωτεϊνών του πλάσματος, τα γονίδια συνδέονται επίσης εκπληκτικά με δεκάδες πρωτεϊνικούς συνεργάτες, υποδηλώνοντας ότι έχουν άλλους ρόλους.

«Αυτό που είναι συναρπαστικό με αυτήν την έρευνα είναι ότι είμαστε πλέον σε θέση να συνδέσουμε αυτές τις σπάνιες γενετικές παραλλαγές υψηλής επίδρασης με επιδράσεις στο ανθρώπινο πρωτεώμα του πλάσματος», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης Δρ. Slavé Petrovski με την AstraZeneca και το Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης.

Ο συνασπισμός ενίσχυσε επίσης τη γενετική ποικιλομορφία στην έρευνα. Οι περισσότερες μελέτες που συσχετίζουν γονίδια με ασθένειες βασίζονται σε άτομα ευρωπαϊκής καταγωγής.

Εδώ, η τρίτη μελέτη επικεντρώθηκε σε συμμετέχοντες της Biobank είτε από Βρετανούς είτε από Ιρλανδούς, Αφρικανούς και Νοτιοασιάτες για να αποκαλύψει γενετικά «καυτά σημεία». Στη συνέχεια ταίριαξαν αυτά τα δεδομένα με ένα σύνολο δεδομένων που είχε προηγουμένως συλλεχθεί από έναν ισλανδικό πληθυσμό. Υπάρχει μια «μέτρια συσχέτιση», είπε η ομάδα, προσθέτοντας ότι οι διαφορές στην τεχνολογία θα μπορούσαν να έχουν αλλάξει τα αποτελέσματα - κάτι που πρέπει να εξετάσουμε στο μέλλον.

Η σύνδεση γονιδίων με πρωτεΐνες με την υγεία ήταν πάντα ένα δύσκολο παιχνίδι βιοϊατρικού τηλεφώνου. Με τις πρωτεΐνες του πλάσματος ως οδηγό, μπορεί να έχουμε έναν αντιπρόσωπο για τη γεφύρωση της γενετικής με την υγεία και τις ασθένειες. Η κοινοπραξία έχει κάνει όλα τα δεδομένα δημόσια διαθέσιμο για να εξερευνήσουν άλλες ερευνητικές ομάδες.

Image Credit: Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://singularityhub.com/2023/10/06/scientists-unearth-brand-new-links-between-genes-and-disease-in-our-blood/