Первый в своем роде набор данных проливает свет на активность генов в африканских популяциях
Недавно запущенный набор данных South African Blood Regulatory (SABR) показывает, как генетическая изменчивость влияет на признаки крови и активность генов в африканских популяциях, предоставляя важную информацию о таких заболеваниях, как диабет и болезни сердца.
Это означает, что теперь исследователи могут использовать этот ресурс, чтобы лучше прогнозировать, кто находится в группе риска, почему определенные группы населения по-разному реагируют на лечение и как разрабатывать более эффективные, индивидуальные вмешательства.
Поскольку африканское население исторически недопредставлено в геномных исследованиях , SABR знаменует собой значительный шаг на пути к более инклюзивной и более точной медицине.
«SABR — это ценный ресурс, поскольку он связывает генетическую изменчивость с активностью генов, показывая, как определенные варианты увеличивают или уменьшают экспрессию ключевых генов. Популяции в Африке имеют самое большое генетическое разнообразие в мире, и SABR поможет нам понять, почему люди с генетическим происхождением по всему миру могут быть более уязвимы к определенным заболеваниям или, возможно, по-разному реагировать на лекарства», — говорит доктор Мишель Рамсей, директор Сиднейского института молекулярной биологии имени Бреннера (SBIMB) при Университете Витс.
SBIMB является неотъемлемой частью исследования Nature Genetics , в котором для создания SABR были объединены данные полного генома и транскриптома крови более 600 чернокожих южноафриканцев из трех разных географических регионов.
«По сравнению с существующими ресурсами SABR дает более четкую картину активности генов в африканских популяциях», — говорит доктор Стефан Кастель из Variant Bio, соавтор SABR и ведущий автор исследования. «Это помогает исследователям лучше понимать заболевания и находить гены, связанные с состояниями здоровья в этих группах».
Выходя за рамки африканской науки
Хотя исследование сосредоточено на африканских популяциях, SABR может помочь интерпретировать генетические исследования по всему миру. «Речь идет о развитии африканской науки и поддержке глобальной точной медицины», — говорит Рэмси.
До сих пор золотым стандартом в функциональной геномике был проект Genotype-Tissue Expression (GTEx), который в основном основан на людях европейского происхождения. Хотя GTEx является критически важным ресурсом, его отсутствие разнообразия ограничивает его значимость для других популяций, особенно африканцев. SABR помогает исправить этот дисбаланс. Африканцы представляют собой наибольшее генетическое разнообразие на Земле, и SABR теперь позволяет картировать, как гены включаются или выключаются в крови и как это соотносится с измеримыми признаками.
Данные были собраны в рамках партнерства с сельскими исследовательскими центрами, включая SAMRC/Wits Rural Public Health and Health Transitions Unit (Agincourt) и расположенный в Лимпопо Центр исследований здоровья населения DIMAMO (Университет Лимпопо), а также. Кредит: SBIMB
Ресурс с широкой релевантностью
Хотя SABR и сосредоточен на крови, он далеко не ограничивается расстройствами, связанными с кровью. Кровь — это уникальная доступная ткань, которая отражает биологические процессы, происходящие во всем организме. Она переносит иммунные клетки, гормоны и метаболические сигналы, а изменения в крови часто отражают более широкие физиологические сдвиги.
Что делает SABR особенно мощным, так это его способность обнаруживать регуляторные варианты, которые были пропущены в других наборах данных. Эти варианты влияют на то, насколько сильно экспрессируется ген, а не на изменение самой последовательности гена. При сложных заболеваниях, таких как рак, аутоиммунные состояния и нейродегенеративные расстройства, эти тонкие регуляторы часто играют важную роль.
В одном ярком примере SABR помог идентифицировать ранее неизвестный ген, связанный с метаболизмом липидов, который не был обнаружен в наборах данных, ориентированных на Европу.
«Это показывает, что, включая африканские геномы, мы открываем вещи, которые могут принести пользу всем», — говорит Кастель.
Несмотря на включение похожего числа участников, SABR выявил гораздо больше регуляторных вариантов, чем GTEx. Благодаря глубокому генетическому разнообразию Африки, каждая особь предлагает больше «генетических сигналов», что делает исследование более эффективным и информативным.
От данных к открытию
SABR уже используется для интерпретации результатов крупномасштабных генетических исследований, таких как Pan-UK Biobank, который включает участников африканского происхождения. Используя анализ колокализации, исследователи могут накладывать данные регуляции генов SABR на ассоциации заболеваний из исследований ассоциаций по всему геному (GWAS). Это позволяет им задавать ключевые вопросы: какой ген на самом деле управляет этим сигналом болезни? Как он ведет себя в организме?
Например, если GWAS показывает сильную генетическую связь с раком, но вариант находится в некодирующей части генома, может быть неясно, на какой ген он влияет. SABR помогает преодолеть этот пробел, показывая, увеличивает или уменьшает ли вариант экспрессию гена в крови, указывая на лежащий в основе биологический механизм.
«Это недостающее звено между GWAS и биологией», — говорит Кастель. «Это помогает нам понять, как генетическая ассоциация транслируется в клеточную функцию и в конечном итоге в болезнь».
Создан для справедливости и более широкого влияния
Помимо науки, SABR также является моделью для исследований, основанных на участии сообщества и принципах справедливости. Данные собирались в рамках партнерства с сельскими исследовательскими центрами, включая SAMRC/Wits Rural Public Health and Health Transitions Unit (Agincourt) и расположенный в Лимпопо Центр исследований здоровья населения DIMAMO (Университет Лимпопо), а также городским Соуэто через MRC/Wits Developmental Pathways for Health Research Unit. Исследователи путешествовали по провинциям, чтобы взаимодействовать с участниками, собирать образцы и объяснять цели проекта.
Результатом является общедоступный, африканский набор данных , разработанный для ускорения исследований в области здравоохранения во всем мире. Открытый доступ означает, что другие ученые могут использовать данные SABR для интерпретации своих собственных исследований, включая исследования по разработке лекарств, которые все больше полагаются на геномные данные для улучшения показателей успешности испытаний.
SABR также бросает вызов идее, что больше всегда лучше. В геномике разнообразие может значить больше, чем размер. Имея всего несколько сотен глубоко изученных индивидуумов, SABR уже предоставила идеи, которые превосходят гораздо более крупные европейские наборы данных.
«Функциональная геномика была недостающим элементом в африканских генетических исследованиях», — говорит Рэмси. «Теперь она у нас есть — созданная в партнерстве с африканскими учеными для африканского здравоохранения и не только».