Große Umfrage der genetischen variation bietet Einblicke in menschliche Krankheiten

Einer großen Studie der menschlichen genetischen variation, die heute veröffentlicht in der online-version der Fachzeitschrift Science veröffentlicht, zeigt, dass seltene genetische Varianten sind gar nicht so selten vor, und bietet Einblicke in menschliche Krankheiten.

„Ich wusste, ich würde seltene Variante, hatte aber keine Ahnung, es wäre so viel“, sagte der leitende Autor der Forschung, John Novembre, ein Assistenzprofessor von ökologie und von Evolutionsbiologie und Bioinformatik an der UCLA.

Ein team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler studierte 202 Gene in 14,002 Menschen. Das menschliche Genom enthält 3 Milliarden Basenpaare; die Wissenschaftler untersuchten 864,000 dieser Paare. Dies ist zwar nur ein kleiner Teil des Genoms, die Größe der Stichprobe von 14,002 Menschen ist eine der größten, die je in eine Sequenzierungs-Studie im Menschen.

„Unsere Ergebnisse legen nahe, es gibt viele, viele Orte im Genom, wo eine einzelne oder ein paar Personen, die haben etwas anderes,“ Novembre sagten. „Insgesamt ist es überraschend, dass es eine seltene Variante in der Bevölkerung.

„Diese Studie sagt uns nicht, wie zur Heilung einer bestimmten Krankheit, sondern deutet darauf hin, dass Krankheit im Allgemeinen kann verursacht durch seltene Varianten, und wenn du versuchst zu finden, die genetische basis der Krankheit, ist es wichtig, sich auf diese Varianten. Das Verständnis der genetischen Grundlage von Krankheiten liefert Hinweise darauf, wie die Krankheiten, die Arbeit und Hinweise, wie Sie zu behandeln.“

Die Wissenschaftler entdeckten eine genetische Variante, die jeder mit 17 Basen, die eine deutlich höherer rate als die, die Sie erwartet, sagte Novembre, Bevölkerung Genetiker, ein Mitglied der UCLA-interdepartementale Programm in der Bioinformatik.

Die meisten der Zeit, nur eine person hat die genetische Variante und die andere 14,001 nicht.

„Wir haben viel“, sagte er. „Wir entdeckten es gibt viele Orte in diesen 202 Genen dort, wo es Unterschiede und nur wenige Menschen unterscheiden sich von der ganzen Gruppe oder nur eines unterscheidet sich. Wir sehen auch Beweise, dass ein Großteil dieser seltenen genetischen Varianten angezeigt werden schädlich in einem langfristigen evolutionären Sinn und könnte Auswirkungen auf die Krankheit.“

Das research-team enthalten Daniel Wegmann, ein ehemaliger UCLA Postdoc-Stipendiat im Novembre Labor und ein co-erste Autor der Studie; Darren Kessner, ein UCLA-student im Aufbaustudium in der Bioinformatik interfakultären Ph. D.-Programm; die Kollegen von der University of Michigan, Ann Arbor (in Bereichen wie Humangenetik und Biostatistik); und Genetiker vom internationalen health care-Unternehmen GlaxoSmithKline, einschließlich Projektleiter Matthew Nelson. Die UCLA Leben Wissenschaftler beteiligt waren, in der Bevölkerung die genetische Analyse der Daten.

In der Studie, 10,621 Menschen hatten eine von 12 Erkrankungen, einschließlich koronarer Herzkrankheit, multiple Sklerose, bipolare Störung, Schizophrenie, Arthrose und Alzheimer-Krankheit; 3,381 habe keine Krankheiten.

„Die große Stichprobengröße erlaubt es uns, die Muster zu sehen, mit mehr Klarheit als je zuvor,“ Novembre sagten. „Wenn seltene Varianten sind wie entfernte Sterne, diese Art von große sample size ist, wie das Hubble-Teleskop; Sie ermöglichen es uns, mehr zu sehen als vorher. Wir sehen eine Tonne seltene Variante, und diese seltenen Varianten häufiger änderungen an Proteinen als nicht. So, diese Studie hat wichtige Implikationen für die genetische basis der Krankheit in den Menschen. Es ist konsistent mit der Idee, dass viele Krankheiten können zum Teil verursacht durch seltene Varianten.“

Bevölkerungswachstum hilft zu erklären, die große Anzahl von genetischen Varianten, die Forscher sagte.

„Die Tatsache, dass wir sehen, so viele seltene Varianten ist zum Teil aufgrund der Tatsache, dass die menschliche Bevölkerung wächst sehr schnell,“ Novembre sagten. „Weil die Bevölkerung so sehr gewachsen, die Chance für Mutationen vorkommen, hat auch gewachsen. Einige der Varianten, die wir sehen, sind sehr jung, aus Bevölkerungswachstum seit der Erfindung der Landwirtschaft und auch der Industriellen Revolution; dieses Wachstum hat viele Möglichkeiten geschaffen, die mutation im Genom, weil es so viele überlieferungen von Chromosomen von den Eltern an die Kinder in großen Populationen.“

Die Wissenschaftler isolierten und sequenzierten die DNA-Stücke aus der 202 Gene.

Sie schätzte mutationsraten von Bevölkerung genetische Daten, die bislang nur selten getan wurde, bevor.

„Wir waren in der Lage zu schätzen, mutationsraten für jedes der Gene, die bisher nur schwer zu tun mit kleineren Stichprobengrößen,“ Novembre sagten. „In Zukunft Forschung, können wir lernen mutationsraten nicht nur in diesen 202 Genen, sondern Genom-weiten.“

Sequencing-Technologien sind stark auf dem Vormarsch, sagte er. „Das, was schien wie science fiction in der Vergangenheit ist die Wissenschaft von heute.“

Seltene genetische Varianten wäre nicht nachweisbar, in den meisten früheren Studien, deren Proben in der Regel weniger als 1.000 Menschen.

In der Regel, in der Populationsgenetik, ist es schwierig einzuschätzen, mutationsraten getrennt von Bevölkerung Größen, aber wenn Sie zu sehr großen Fallzahlen, können Sie schätzen die zwei getrennt, Novembre sagten.

„Wir schätzen, 202 mutationsraten, eine für jedes gen“, sagte er. „Wir zeigen, dass die Mutationsrate variiert von gen zu gen. Follow-up Studien können zeigen, was Faktoren beeinflussen die mutation Preisen.“

Seltene genetische Varianten sind oft geographisch lokalisiert zu kleinen Taschen rund um den Globus eher als weit verbreitet, Novembre sagten.

Im Bild, die dieser Veröffentlichung beiliegen, jede senkrechte Linie steht für einen der 202 Gene. Für jedes gen, das Wissenschaftler gezeichnet, an der Spitze des Bildes, die Anzahl von genetischen Varianten, die eine Frequenz von mehr als 0,5 Prozent. Bei der Variante (N) größer als 0,5 Prozent, früheren Studien finden konnten, die meisten von Ihnen.

„Mit unserem großen Stichprobengröße, können wir erkennen, Varianten mit einer Häufigkeit von weniger als 0,5 Prozent, und wir sehen, dass alle diese, die nie vorher gesehen worden sind,“ Novembre sagten. „Frühere Studien haben untersucht die Spitze des Eisbergs der genetischen variation, aber es gibt alle diese seltene Variante wurde unter der Oberfläche, unter unseren Schwellenwert der Nachweisgrenze. Nun, mit großen Stichprobengrößen, können wir sehen, ein vollständiges Bild der menschlichen genetischen Vielfalt.“

Der genetische code ändert, sind „nonsynonymous“ (Sie ändern die Bedeutung eines proteins) und „Synonym“ (Sie ändern nicht die Bedeutung eines proteins).

„Wir sehen viele nonsynonymous änderungen zu den seltenen Varianten gibt, und diese plausibel zu beeinflussen, die Krankheit in Menschen, aber in einer Weise, die noch nicht gut verstanden sind,“ Novembre sagten.

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