Lấy máu là một trong những xét nghiệm lâm sàng thông thường nhất. Nó cũng có thể là đá Rosetta để giải mã thông tin di truyền và liên kết các lỗi chính tả DNA với sức khỏe và bệnh tật.

Tuần này, số ba nghiên cứu in Thiên nhiên tập trung vào thành phần nước của máu—được gọi là huyết tương—với vai trò là chất chuyển dịch giữa gen và các chức năng cơ thể. Không có tế bào máu, huyết tương có màu hơi vàng và chứa hàng nghìn protein xoáy trong máu. Protein huyết tương kích hoạt vô số quá trình sinh học: chúng điều chỉnh các phản ứng miễn dịch, thay đổi quá trình trao đổi chất và thậm chí thúc đẩy—hoặc cản trở—các kết nối mới trong não.

Chúng cũng là cầu nối giữa di truyền và sức khỏe của chúng ta.

Kể từ đó lần đầu tiên lập bản đồ bộ gen của con người, các nhà khoa học đã cố gắng liên kết lỗi chính tả di truyền với sức khỏe và bệnh tật. Đó là một vấn đề khó khăn. Một số vấn đề sức khỏe đáng lo ngại nhất của chúng ta – ung thư, bệnh tim và mạch máu, chứng mất trí nhớ và các chứng rối loạn não khác – đều bị ảnh hưởng bởi nhiều gen phối hợp hoạt động. Chế độ ăn uống, tập thể dục và các yếu tố lối sống khác làm xáo trộn các kết nối giữa gen và cơ thể.

Các nghiên cứu mới đã khai thác Biobank của Anh, một cơ sở dữ liệu toàn diện chứa các mẫu huyết tương của hơn 500,000 người cùng với dữ liệu về sức khỏe và di truyền của họ.

Nghiên cứu đã tìm thấy nhiều “chữ ký” protein trong huyết tương ánh xạ tới các phần cụ thể của mã di truyền—ví dụ: các chỉnh sửa chữ cái DNA hiếm gặp mà trước đây khó nắm bắt được. Tìm hiểu sâu hơn, một số dấu hiệu protein huyết tương phản ánh những thay đổi di truyền có liên quan đến bệnh gan nhiễm mỡ. Các mối liên hệ khác giữa gen và huyết tương dự đoán nhóm máu, sức khỏe đường ruột và các đặc điểm thể chất khác.

Những ví dụ chứng minh khái niệm này có thể mang lại những khám phá y học mới. Huyết tương có thể dễ dàng lấy được thông qua việc lấy máu. Với vai trò là người phiên dịch giữa cấu hình di truyền và thể chất, dấu hiệu protein của chúng có khả năng cung cấp thông tin về các loại thuốc, chẩn đoán hoặc phương pháp điều trị mới.

Nói rất rõ ràng: bộ ba nghiên cứu đến từ một liên minh bất ngờ—13 công ty dược phẩm sinh học làm việc cùng nhau trong một hiệp ước tiền cạnh tranh. Sự sắp xếp chính xác như những gì nó nghe. Thay vì cạnh tranh với nhau, các công ty đang chia sẻ kết quả để giải quyết một trong những bí ẩn sinh học khó giải quyết nhất—làm thế nào gen, với mức độ ảnh hưởng mạnh mẽ từ môi trường, lại tạo nên con người chúng ta hiện tại.

Kẻ thù dược phẩm

Trở lại năm 2020, một số công ty dược phẩm có ảnh hưởng nhất thế giới đã ký thỏa thuận hợp tác trong một nỗ lực duy nhất— Dự án Pharma Proteomics.

Sản phẩm Vương quốc Anh Biobank, một trong những nguồn tài nguyên y sinh lớn nhất và toàn diện nhất thế giới, là nhà tổ chức cốt lõi. Ra mắt lần đầu tiên vào năm 2006, ngân hàng sinh học đã phát triển thành một cơ sở dữ liệu khổng lồ: Cho đến nay, hơn nửa triệu người tham gia ở Anh đã đăng ký, bao gồm những người thuộc nhiều sắc tộc khác nhau. Cơ sở dữ liệu chứa thông tin tiểu sử—tuổi, giới tính và tình trạng sức khỏe—và các biện pháp chuyên sâu hơn như quét não, trình tự gen và xét nghiệm máu.

Đây không chỉ là xét nghiệm máu lâm sàng để kiểm tra nồng độ khoáng chất hoặc hormone của bạn. Bằng cách sử dụng các mẫu máu, Biobank có hồ sơ đầy đủ về protein huyết tương của từng người tham gia.

Trong vài năm qua, với sự đồng ý của các tình nguyện viên, Biobank đã công bố bộ dữ liệu của họ cho các nhà khoa học. Tất cả dữ liệu di truyền đều được thu thập thông tin có thể truy tìm lại bất kỳ tình nguyện viên nào.

Bộ dữ liệu khổng lồ đã thu hút sự chú ý của các dược sĩ lớn. Protein huyết tương rất dễ thu thập và phân tích, khiến chúng trở nên hoàn hảo để chẩn đoán bệnh. Giải mã cách chúng hoạt động trong cơ thể cũng có thể giúp các nhà nghiên cứu khám phá các mục tiêu gây bệnh tiềm ẩn.

Tiến sĩ Naomi Allen, nhà khoa học trưởng của Biobank Vương quốc Anh, cũng đồng ý. Bà nói: “Đo nồng độ protein trong máu là rất quan trọng để hiểu được mối liên hệ giữa các yếu tố di truyền và sự phát triển của các bệnh thông thường đe dọa tính mạng”. nói khi dự án ra mắt vào năm 2020.

“Với dữ liệu về di truyền, hình ảnh, các yếu tố lối sống và kết quả sức khỏe trong nhiều năm, đây sẽ là nghiên cứu về proteomic [tập hợp tất cả các protein] lớn nhất trên thế giới được chia sẻ như một nguồn tài nguyên khoa học toàn cầu.”

Một liên kết tốt đẫm máu

Liên minh đã được đền đáp.

In một nghiên cứu, từ Biogen và các cộng tác viên, nhóm đã thực hiện bước đầu tiên hướng tới việc liên kết sự đa dạng di truyền với tình trạng sức khỏe.

Mọi người đều có chung các gen giống nhau, nhưng những gen này khác nhau về chữ cái chính xác. Việc hoán đổi DNA một chữ cái có thể dẫn đến các bệnh di truyền, chẳng hạn như bệnh hồng cầu hình liềm. Đôi khi, một gen tự sao chép khi nó không được cho là gây ra các vấn đề thần kinh chết người như bệnh Huntington.

Tuy nhiên, hầu hết các lỗi chính tả di truyền đóng góp như thế nào cho sức khỏe vẫn còn là một điều bí ẩn.

Tại đây, nhóm nghiên cứu đã phân tích gần 3,000 protein huyết tương từ 54,219 người tham gia Biobank ở Vương quốc Anh cùng với hồ sơ di truyền của họ. Các protein được chọn để nắm bắt tốt nhất tình trạng sức khỏe chung của một người, bao gồm sức khỏe tim mạch, quá trình trao đổi chất, tình trạng viêm, chức năng não và bất kỳ dấu hiệu ung thư nào.

Nhìn chung, họ đã phát hiện được khoảng 16 triệu hoán đổi chữ cái DNA đơn lẻ được ánh xạ tới hơn 3,700 vị trí khác nhau trong bộ gen. Được gọi là “locus gen”, những vị trí này cực kỳ có giá trị trong việc kết nối dữ liệu di truyền với các protein liên quan đến bệnh tật. So với các nghiên cứu trước đây, 81% mối liên hệ giữa gen và protein này là mới.

Trong khi đó, các protein huyết tương hình thành một loại “dấu vân tay”, cho phép các nhà khoa học dự đoán tuổi, giới tính, chỉ số khối cơ thể, nhóm máu và thậm chí cả chức năng thận và gan của một người.

Trong một thử nghiệm sử dụng “dấu vân tay” huyết tương, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một mạng lưới di truyền giúp tăng cường chức năng tế bào miễn dịch. Các xét nghiệm khác đã tìm thấy mối liên hệ hấp dẫn giữa nhóm máu và sức khỏe đường ruột và giải mã các biến thể di truyền ảnh hưởng như thế nào đến phản ứng miễn dịch ở những người khác nhau.

Nói cách khác, nhóm nghiên cứu đã xây dựng một bản đồ di truyền lập bản đồ vũ trụ protein huyết tương.

Hoán đổi di truyền hiếm và tổ tiên rộng hơn

một nghiên cứu khác gọi màn hình di truyền plasma bằng tên của nó: proteogenomic.

Được dẫn dắt bởi AstraZeneca, nhóm nghiên cứu đã khai thác cùng một bộ dữ liệu ngân hàng sinh học cho các biến thể di truyền hiếm gặp có liên quan đến những thay đổi trong protein huyết tương và bệnh tật. Nhóm nghiên cứu cho biết, việc tích hợp cả hai có thể giúp giải quyết “cơ chế gây bệnh, xác định các dấu hiệu sinh học lâm sàng và khám phá các mục tiêu của thuốc”.

Quét qua ngân hàng sinh học, họ tìm thấy hơn 5,400 mối liên hệ hiếm gặp giữa gen và dấu hiệu protein huyết tương. Trong một thời gian sớm Bước ngoặt Halloween, hai gen đặc biệt nổi bật: STAB1 và ​​STAB2. Thường được cho là có liên quan đến việc loại bỏ các protein huyết tương cũ, các gen này cũng liên kết một cách đáng ngạc nhiên với hàng chục đối tác protein, cho thấy chúng có những vai trò khác.

Tác giả nghiên cứu, Tiến sĩ Slavé Petrovski của AstraZeneca và Đại học Melbourne cho biết: “Điều thú vị về nghiên cứu này là giờ đây chúng tôi có thể liên kết các biến thể di truyền hiếm gặp có tác động cao này với các tác động lên hệ protein huyết tương của con người”.

Liên minh cũng tăng cường sự đa dạng di truyền trong nghiên cứu. Hầu hết các nghiên cứu liên quan đến gen với bệnh tật đều dựa trên những người có nguồn gốc châu Âu.

Ở đây, nghiên cứu thứ ba tập trung vào những người tham gia Biobank có nguồn gốc từ Anh hoặc Ireland, Châu Phi và Nam Á để tiết lộ các “điểm nóng” di truyền. Sau đó, họ khớp những dữ liệu đó với tập dữ liệu được thu thập trước đó từ người dân Iceland. Có một “mối tương quan khiêm tốn” nói nhóm và nói thêm rằng những khác biệt về công nghệ có thể làm thay đổi kết quả—điều gì đó cần cân nhắc trong tương lai.

Liên kết gen với protein với sức khỏe luôn là một trò chơi khó khăn của điện thoại y sinh. Với protein huyết tương làm kim chỉ nam, chúng ta có thể có một đại diện để kết nối di truyền với sức khỏe và bệnh tật. Liên minh đã thực hiện tất cả dữ liệu công khai để các nhóm nghiên cứu khác khám phá.

Ảnh: Viện Y tế Quốc Gia

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://singularityhub.com/2023/10/06/scientists-unearth-brand-new-links-between-genes-and-disease-in-our-blood/