Под руководством ученых Тартуского университета завершилось крупнейшее и самое подробное на сегодняшний день исследование о том, как генетические различия людей влияют на обмен веществ, пишет BNS.
Исследование, опубликованное в журнале Nature, дает гораздо более подробную, чем ранее, картину того, какие варианты генов формируют показатели обмена веществ в нашем организме – от аминокислот до уровня сахара в крови и холестерина.
В исследовании приняли участие более 600 000 человек. Оно стало возможным благодаря объединению данных двух уникальных биобанков – Эстонского генного фонда Тартуского университета и Биобанка Англии, в которых теперь содержатся как генетические данные, так и показатели обмена веществ. Объединенный набор данных позволил ученым Тартуского университета выявить редкие варианты генов, связанные с метаболитами (показателями обмена веществ), которые становятся заметны только при анализе данных сотен тысяч человек, и подтвердил точность и надежность установленных связей.
«Показатели обмена веществ в крови, например, уровень холестерина, позволяют создавать персонализированные шкалы рисков, поскольку они отражают текущее состояние здоровья человека и его образ жизни. Это та информация, которую одни лишь генетические данные показать не могут», – пояснил профессор прикладной геномики Тартуского университета Прийт Палта.
Он добавил, что новый слой данных о метаболических показателях, добавленный в генный фонд, поможет еще лучше и шире использовать уже имеющиеся генетические данные и данные о здоровье для медицинских исследований.
Однако вычислительная часть в таком исследовании не менее важна, чем сама биология. Анализ связей между миллионами вариантов генов и сотнями биомаркеров требует мощных вычислительных ресурсов и точных статистических методов, поэтому биоинформатики из Института компьютерных наук Тартуского университета сыграли в исследовании ключевую роль.
По словам младшего научного сотрудника в области биоинформатики Ральфа Тамбетса, в ходе исследования были проанализированы 249 циркулирующих в крови метаболитов, отражающих различные аспекты обмена веществ в организме. «Если обычный анализ крови дает информацию лишь по отдельным показателям, то в этом случае мы рассмотрели метаболизм гораздо шире и детальнее», – сказал Тамбетс.
Целью было создать точную карту связей вариантов генов, влияющих на метаболические процессы человека, и понять, какие из них могут быть причинно связаны с развитием таких заболеваний, как сердечно-сосудистые или диабет второго типа.
Результаты исследования показывают, что обмен веществ регулируется тесно взаимосвязанной системой. На основе данных 619 372 человек было выявлено в общей сложности 88 604 связи между вариантами генов и метаболитами.
«Когда обнаруживается так много связей, в первую очередь необходимо понять, что является причиной, а что – следствием. Все 88 000 связей не означают автоматически, что один ген напрямую влияет на множество метаболитов – большая часть из них отражает весьма косвенные воздействия», – пояснил доцент в области биоинформатики Каур Аласоо. Поэтому использовались более точные методы анализа, которые помогают выявить те гены и биологические пути, которые напрямую влияют на обмен веществ.
Если ранее повышенный уровень определенных аминокислот в крови связывали с высоким риском развития диабета второго типа, то в новом исследовании ученым удалось показать, что эта связь, вероятно, не является причинно-следственной. Это означает, что снижение уровня этих аминокислот с помощью лекарств, например, не поможет предотвратить диабет. «Для поиска причинно-следственных связей одних лишь больших данных недостаточно, необходимо также очень хорошо разбираться в биологических механизмах», – отметил Аласоо.
«В дальнейшей научной работе этот массив данных предоставит нам разностороннюю возможность лучше понять патофизиологию развития различных заболеваний и точнее выявлять их причинные факторы, а также те, на которые можно воздействовать лекарствами», – подвел итог Палта, говоря о возможностях использования результатов опубликованной работы. «Это окажет особенно необходимую поддержку, например, в изучении сердечно-сосудистых заболеваний, которые по-прежнему являются основной причиной преждевременной смертности в Эстонии и Европе, а также в исследовании неалкогольной жировой болезни печени, связанной с нарушением обмена веществ, которая встречается все чаще и в более молодом возрасте», – сказал он.
