理解基因交互个性化医疗的关键,科学家说
当人类基因组计划完成后,在2003年,它打开门全新的个性化医学健康,疾病风险和适当的治疗将会从一个人的基因构成。随着越来越多的人的基因组测序,疾病相关基因将开始进入人们的视野,而这是真的在很多方面,也被证明是更复杂的事情。
16年过去了,成千上万的人的基因组测序但它仍然是一个重大的挑战来推断未来的健康基因组信息。部分原因可能是基因相互作用来修改特征继承的方式并不完全清楚,写唐纳利中心的研究人员邀请的角度为领先的生物医学期刊细胞。
“所有的基因组测序数据强调继承人类遗传学社会的复杂性,”布伦达·安德鲁斯说,大学教授和主任U唐纳利的T细胞和生物分子研究中心、资深作者的实验室研究基因之间的相互作用。“单个基因的简单的想法导致单一疾病更有可能是一个例外规则,”她说。
安德鲁斯和查尔斯·布恩也是一个高级合作者,教授在大学的唐纳利中心和分子遗传学,以及高级研究员的遗传网络计划在加拿大先进的研究所,布恩也是。
全基因组关联研究,或GWAS患者群体的基因组扫描,并将它们与健康对照组比较,发现了成千上万的突变,或遗传变异,更普遍的疾病。大多数变异都常见疾病中发现影响大片的世界人口可以小,但其影响很难看到。而不是存在单个基因对心脏疾病或精神分裂症,例如,可能会有许多微妙的组合散布在基因组的基因变化,调整向上或向下一个人的对这些疾病的易感性。
庞大人口的遗传多样性进一步影响特征继承,而环境影响,如饮食和教育,进一步使问题复杂化。
在某些情况下,单基因变体可以非常有效的和导致疾病,如囊性纤维化,heamophilia和其他遗传疾病。但即使两个人具有相同疾病变异可以体验一种完全不同的疾病严重程度,目前,不能从他们的基因组。更惊人的,测序的研究已经确定了携带有害突变但仍然非常健康的人,可能受到其他未知其基因组内基因变异。
“这将是一个简单的问题,如果一个特定的突变导致疾病X的所有时间,但常常不是这样的,”迈克尔说使用,高级研究助理在布恩的实验室和论文的作者之一。“理解的组合变异的影响是非常困难的。我们怀疑这是特定的突变,真正影响疾病的结果将是什么个人基因组”使用。“多基因相互作用是非常重要的,给予我们目前的理解基因基因相互作用,它不是一个很容易解决的问题通过阅读个人基因组序列。”
这是一个数字游戏,因为大多数基因组分析方法缺乏统计能力自信地揭开背后的多种基因疾病。一个常被引用的计算,通过广泛的研究所的研究人员在波士顿,指出识别一个双基因潜在的疾病,一百万的病人必须进行基因组测序,与另一个一半一百万名健康人作为对照。“如果大多数遗传疾病涉及基因组合,收集足够的病人数据找到这些交互是一个巨大的挑战,”使用。
遗传interactions-what他们和他们怎么能确定吗?
“遗传相互作用的概念很简单,但生理的影响是深远的,”作者写道。两个基因是说如果一个交互结合缺陷的结果比预期的更大的或小的从他们的个人成果。例如,一个人携带突变基因或基因B可能是健康的,但如果a和B都不工作,疾病发生。
简单的模型映射organisms-most尤其是酵母全基因组遗传研究揭示怎样的交互成千上万的基因组织在一个网络中官能团。从这个,基本原则,允许研究人员预测基因的功能及其相对重要性细胞的健康根据其在网络中的位置。研究还揭示了所谓的“修饰基因”的身份抑制有害突变的影响以及如何遗传背景影响特征继承。
这些类型的研究在研究人员关闭基因的能力找到的精确组合一起工作。然而,对于人类基因,这些工具直到最近还不存在。
现在一切都改变了由于人类基因的基因编辑工具CRISPR轻松可以关闭在任何组合。虽然还没有全基因组地图是可用的,早期的工作表明,同样的原理发现在生物模型也适用于人类基因。这已经帮助揭示少研究人类基因的功能以及它们与疾病。新的计算方法,它是发现生物模型集成成为可能的人类的数据来实现一个新兴的健康从基因组信息更有意义的见解。
遗传相互作用和癌症治疗
脱离了正常的制衡,癌症细胞储存的突变基因,这使他们有别于健康的细胞可以用于治疗的方式。了解基因相互作用在癌症的前景发展的选择性药物杀死只生病的细胞,让健康的安然无恙。
“癌症是一种基因疾病,最终癌细胞的基因连接是突变的产物其基因组发生我们想明白了,“杰森•莫法特说,他是研究报告的合著者和分子遗传学教授唐纳利中心的实验室使用CRISPR地图基因在肿瘤细胞的相互作用。CRISPR,我们可以开始系统地映射在癌症细胞系基因如何交互以类似的方式在酵母遗传学家如何映射遗传相互作用,”他说。
这项工作有可能揭示不同的药物靶点不同形式的疾病。加强的目标是找到一种药物的突变只存在于一个类型的癌症。毒品会杀死生病的细胞更精确和更少的副作用比化疗或放疗。
遗传相互作用的知识也将有助于阐明为什么那么多癌症药物批准只在一些病人工作而不是别人。
“我们不能孤立地考虑基因了,”布恩说。“我们不得不开始考虑多个变体基因遗传性疾病的重要组成部分,因为这些组合将为不同的人是不同的,这些特定的组合不仅可以深刻影响疾病的易感性,但他们可能会决定新的个性化治疗。”
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