Większość badań nad genetyką człowieka tradycyjnie koncentrowała się na osobach pochodzenia europejskiego — jest to długotrwałe uprzedzenie, które może ograniczać dokładność naukowych prognoz dotyczących osób z innych populacji.

Teraz zespół naukowców z Johns Hopkins University wygenerował nowy katalog danych o ekspresji ludzkich genów z całego świata. Zwiększona reprezentacja niedostatecznie zbadanych populacji powinna umożliwić naukowcom uzyskanie dokładniejszych informacji na temat czynników genetycznych wpływających na różnorodność ludzi, w tym takich cech jak wzrost, poziom hormonów i ryzyko zachorowania.

Praca ta pogłębia wiedzę naukową na temat ekspresji genów w populacjach Ameryki Łacińskiej, Azji Południowej i Wschodniej oraz innych regionów, na temat których istniała ograniczona ilość danych.

Opublikowano dzisiaj w Naturaodkrycia te mogą przyczynić się do poprawy przyszłych badań nad zmiennością i ewolucją człowieka.

„Mamy teraz globalny pogląd na to, jak ekspresja genów przyczynia się do różnorodności świata, najszerszy obraz do tej pory w populacjach, które były słabo reprezentowane w poprzednich badaniach” — powiedział starszy autor Rajiv McCoy, genetyk z Johns Hopkins. „Próbujemy lepiej zrozumieć związek między zmiennością na poziomie naszego DNA a zmiennością na poziomie naszych cech, które badano w poprzednich badaniach genetycznych, ale z naprawdę trwałym uprzedzeniem, które często wyklucza populacje pochodzenia nieeuropejskiego”.

Tytuł Zdjęcia: Nowy zbiór danych o ekspresji genów obejmuje 26 populacji na pięciu kontynentach.

Warto przeczytać!  U myszy proces starzenia można odwrócić. Czy ludzie są następni?

Obraz kredyt:Roberto Molar Candanosa/Uniwersytet Johnsa Hopkinsa

Podczas gdy badania genetyczne najczęściej badają różnice w DNA, naukowcy postanowili zbadać ekspresję genów — proces, w którym geny w DNA są „transkrybowane” do cząsteczek RNA. RNA z kolei służy jako plan, który kieruje montażem aminokwasów w białka, które zapewniają strukturę i wykonują różne zadania w komórkach. Jednak mutacje genetyczne mogą wpływać na sposób ekspresji genów — zmieniając ilość genów RNA wytwarzanych przez geny lub strukturę samego RNA. Te mutacje i powiązane z nimi skutki dla ekspresji genów mogą mieć krytyczny wpływ na rozwój cech i chorób.

Aby zidentyfikować mutacje zmieniające ekspresję genów, naukowcy zmierzyli RNA w komórkach pochodzących od 731 osób, które brały już udział w Projekcie 1000 Genomes, wcześniej ustanowionej międzynarodowej współpracy, która scharakteryzowała sekwencję DNA tych samych osób.

„Znamy nie tylko sekwencje ich genomu, które zostały wcześniej opublikowane, ale teraz mamy pomiary ekspresji ich genów. Łącząc te dane, możemy zrozumieć na bardzo podstawowym poziomie genetyczne źródła różnic w ekspresji genów między osobami” — powiedział McCoy. „Ostatecznie to właśnie najbardziej przyczynia się do różnic między tobą a mną, mimo że na poziomie DNA jesteśmy w 99,9% identyczni”.

Podczas gdy 731 osób obejmowało 26 różnych grup na pięciu kontynentach, naukowcy odkryli, że wzorce ekspresji genów są często wspólne dla różnych grup, zjawisko to zaobserwowano również we wzorcach zmienności DNA. Większość różnic w ekspresji genów zaobserwowano w obrębie populacji, a nie między nimi.

„Rozkład naszej różnorodności jest bardziej złożony niż te geograficzne, polityczne i społeczne określenia” – powiedział McCoy.

Różnorodność kohorty pozwoliła naukowcom dostrzec możliwe powiązania między mutacjami a określonymi cechami i zagrożeniami dla zdrowia, także w przypadku mutacji ograniczonych do podgrup populacji, które wcześniej nie były badane – dodał.

„Wykazujemy, że dzięki tej bardziej zróżnicowanej kohorcie możemy naprawdę skupić się na konkretnych mutacjach, które mogą powodować te zmiany ekspresji genów, a ostatecznie na tym, jak mogą one powodować zmienność i jak to wpływa na cechy lub podatność na chorobę” – dodał McCoy.

Według głównego autora, Dylana Taylora, doktoranta biologii na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa, wyniki te mogą również doprowadzić do stworzenia skuteczniejszych, spersonalizowanych terapii.

„Nie możemy naprawdę używać tych badań w sposób predykcyjny dla medycyny spersonalizowanej w sposób sprawiedliwy, jeśli nie mamy bardziej zróżnicowanych zestawów danych” — powiedział Taylor. „Jeśli spróbujesz użyć wyników badania, w którym brali udział wyłącznie Europejczycy, aby przewidzieć ekspresję genów u osób z niedostatecznie reprezentowanej populacji — na przykład Azjatów Południowych — twoje wyniki niekoniecznie będą bardzo wiarygodne”.

Nadal istnieją kluczowe luki. Zestaw danych 1000 Genomes nie obejmuje wielu grup z Bliskiego Wschodu, Australii i wysp Pacyfiku, a także zawiera ograniczone próbki z obu Ameryk i Afryki.

„Ta dziedzina zaczyna zmierzać w tym ekscytującym kierunku, aby włączyć różne osoby do badań genetycznych człowieka” — powiedział Taylor. „Nasze badania są dowodem koncepcji dla innych naukowców. Pokazujemy, że naprawdę możemy to zrobić, i powinniśmy, i że jest to cenne”.

Inni autorzy z Johns Hopkins University to: Surya B. Chhetri, adiunkt w dziedzinie inżynierii biomedycznej; Michael G. Tassia, Arjun Biddanda i Stephanie M. Yan, adiunkci w dziedzinie biologii; Genevieve Wojcik, adiunkt w dziedzinie epidemiologii; oraz Alexis Battle, profesor inżynierii biomedycznej.

Badania zostały dofinansowane przez nagrody NIH/NIGMS R35GM133747, NIH/NHGRI F31HG012900, NIH/NHGRI F31HG012495, NIH/NIGMS R35GM139580 i NIH OT2OD034190.