Από τη Σοφία Νέτα

Οι ερευνητές υπό τον συντονισμό του καθηγητή Εμμανουήλ Δερμιτζάκη, γενετιστή στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Γενεύης, και με το Ελβετικό Ινστιτούτο Βιοπληροφορικής, συνεργαζόμενο ερευνητή στο Ίδρυμα Ιατροβιολογικών Ερευνών της Ακαδημίας Αθηνών, έχουν δημιουργήσει μια νέα και πολυαναμενόμενη πηγή δεδομένων για να τους βοηθήσει να ανακαλύψουν πώς οι διαφορές στη γενετική σύσταση ενός ατόμου μπορεί να επηρεάσουν την γονιδιακή έκφραση και να συμβάλουν στην ανάπτυξη των ασθενειών.

Η έρευνα που χρηματοδοτείται από το Αμερικανικό Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας (NIH), είναι διεθνούς κλίμακας και θα δώσει τη δυνατότητα στους επιστήμονες να εξετάσουν πολλούς διαφορετικούς τύπους ανθρώπινων ιστών και κυττάρων. Ταυτόχρονα, μάλιστα υπόσχεται να ανοίξει νέους δρόμους για την κατανόηση της ανθρώπινης βιολογίας. Οι επιστήμονες ανέφεραν αρχικά πορίσματα από μια πιλοτική ανάλυση διάρκειας δύο ετών σε αρκετές μελέτες που δημοσιεύονται στις 8 Μαΐου 2015, στο περιοδικό Science και σε άλλα περιοδικά. Παρέχουν νέες ιδέες για το πώς η γονιδιωματική ποικιλομορφία - κληρονομικές ορθογραφικές αλλαγές στον κώδικα του DNA - μπορεί να ελέγξει το πώς, πότε και πόσα γονίδια ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται σε διάφορους ιστούς και το πως προδιαθέτουν τους ανθρώπους σε ασθένειες, όπως ο καρκίνος, οι καρδιακές παθήσεις και ο διαβήτης.

Το GTEx (Genotype-Tissue Expression) σχεδιάστηκε για να πάρει δείγματα από όσο το δυνατόν περισσότερους ιστούς από ένα μεγάλο αριθμό ατόμων, προκειμένου να κατανοήσουμε τις αιτιώδεις επιδράσεις των γονιδίων και της γονιδιακής ποικιλομορφίας, και σε ποιους ιστούς συμβάλλουν στην προδιάθεση για ανάπτυξη ασθένειας. «Ο αριθμός των ιστών που εξετάστηκαν στο GTEx παρέχει μια άνευ προηγουμένου γνώση της γενετικής ποικιλομορφίας. Μας δίνει μοναδικές πληροφορίες σχετικά με το πώς οι άνθρωποι διαφέρουν ως προς την έκφραση γονιδίων σε ιστούς και όργανα που οφείλονται σε γονιδιωματικά και περιβαλλοντικά αίτια», δήλωσε ο Εμμανουήλ Δερμιτζάκης, Ph.D., καθηγητής Γενετικής στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστήμιου της Γενεύης, στην Ελβετία, επικεφαλής ερευνητικής ομάδας του Ελβετικού Ινστιτούτου Βιοπληροφορικής, συνεργαζόμενος ερευνητής στο Ίδρυμα Ιατροβιολογικων Ερευνών της Ακαδημίας Αθηνών και συν-συντονιστής στην κύρια δημοσίευση στο περιοδικό Science.

Το ΝΙΗ ξεκίνησε το πρόγραμμα GTEx το 2010 για να δημιουργήσει μια βάση δεδομένων αναφοράς και μια τράπεζα ιστών ώστε οι επιστήμονες να μελετήσουν πώς η γονιδιωματική ποικιλομορφία μπορεί να επηρεάσει τη δράση των γονιδίων και την προδιάθεση για τις νόσους. Οι ερευνητές συγκέντρωσαν πάνω από 30 τύπους ιστών από βιοψίες ή δωρεές οργάνων και από προγράμματα μεταμόσχευσης ιστών και ανέλυσαν τόσο το DNA όσο και το RNA των δειγμάτων. Η έρευνα θα περιλαμβάνει τελικά δείγματα ιστού από περίπου 900 νεκρούς δότες. Το πρόγραμμα υποστηρίζεται από το κεντρικό γραφείο του ΝΙΗ και εποπτεύεται από το Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών για το ανθρώπινο γονιδίωμα (NHGRI), το Εθνικό Ινστιτούτο Ψυχικής Υγείας (NIMH) και το Εθνικό Ινστιτούτο Καρδιάς, Πνευμόνων και Αίματος (NHLBI), όλα μέρος του ΝΙΗ.

Στη κύρια δημοσίευση στο περιοδικό Science, οι ερευνητές ανέλυσαν τα δεδομένα γονιδιακής δραστηριότητας σε περισσότερα από 1600 δείγματα ιστών που συλλέχτηκαν από 175 άτομα και 43 διαφορετικούς τύπους ιστών. Οι ερευνητές αφιέρωσαν μεγάλο μέρος της ανάλυσης σε δείγματα από τους εννέα πιο διαθέσιμους τύπους ιστού: λιπώδη, κνημιαίας αρτηρίας και νεύρου, καρδιάς, πνευμόνων, σκελετικών μυών, δέρματος, θυρεοειδούς και αίματος.

O γενετικός χάρτης του κάθε κυττάρου είναι ο ίδιος, αλλά αυτό που κάνει ένα κύτταρο νεφρού διαφορετικό από ένα κύτταρο ήπατος είναι το ποια γονίδια ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται και το πόσο ενεργά είναι τα γονίδια αυτά. Οι ερευνητές της μελέτης GTEx χρησιμοποίησαν μια μεθοδολογία που ονομάζεται- “expression Quantitative Trait Locus» (eQTL) - ώστε να διαπιστώσουν το πώς οι παραλλαγές επηρεάζουν τη γονιδιακή δραστηριότητα. Μια ανάλυση eQTL βρίσκει την συσχέτιση μεταξύ μιας παραλλαγής σε μια συγκεκριμένη γονιδιακή τοποθεσία και του επίπεδου της δραστηριότητας ενός γονιδίου σε ένα συγκεκριμένο ιστό. Ένας από τους στόχους της μελέτης GTEx είναι να προσδιοριστούν οι συσχετίσεις eQTL για όλα τα γονίδια και να εκτιμηθεί κατά πόσο τα αποτελέσματά των συσχετίσεων ομοιάζουν μεταξύ πολλών ιστών.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν μια σειρά από παραλλαγές με κοινή δράση μεταξύ των διαφορετικών τύπων ιστών. Στην πραγματικότητα, περίπου το ήμισυ των συσχετίσεων eQTL για τα γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες ήταν ενεργά σε όλους τους εννέα ιστούς. "Δεν ξέραμε πόσο ειδική θα ήταν η γονιδιακή ρύθμιση σε συγκεκριμένους ιστούς," είπε η Kristin Ardlie, Ph.D συν-συντονίστρια της δημοσίευσης, που διευθύνει το Εργαστήριο GTEx, καθώς και το εργαστήριο Ανάλυσης Δεδομένων και Συντονισμού (LDACC) στο Ινστιτούτο Broad του MIT και στο Χάρβαρντ στο Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης. «Η ανάλυση έδειξε έναν ικανό αριθμό γονιδιακών παραλλαγών που είναι κοινοί σε ιστούς, και την ίδια στιγμή, υποσύνολα γονιδιακών παραλλαγών που είναι ιστοειδικά».

Ακόμα και όταν δραστηριοποιείται σε πολλαπλούς ιστούς, η ίδια γονιδιακή παραλλαγή μπορεί να έχει συχνά διαφορετικό αποτέλεσμα σε διαφορετικούς ιστούς. Οι ερευνητές βρήκαν, για παράδειγμα, ότι μια παραλλαγή που επηρεάζει τη δραστηριότητα δύο γονιδίων που σχετίζονται με την αρτηριακή πίεση να είχε ισχυρότερη επίδραση επί της έκφρασης γονιδίων που σχετίζονται με την πίεση του αίματος στους ιστούς της κνημιαίας αρτηρίας - ακόμα κι αν υπήρχε μεγαλύτερη δραστηριότητα των γονιδίων αυτών σε άλλους ιστούς.

Οι ερευνητές εντόπισαν περίπου 10.300 συσχετισμούς eQTL για τους ιστούς που εξετάστηκαν με την εφαρμογή νέων μεθόδων ανάλυσης πολλαπλών ιστών ώστε να χρησιμοποιήσουν δεδομένα για τη ανάλυση όλων των ιστών. «Η σύγκριση ιστοειδικών συσχετισμών γονιδιακής έκφρασης (eQTLs) με την επίδραση τους στην γενετική ασθένεια μπορεί να βοηθήσει στην απόκτηση γνώσεων σχετικά με το ποιοι ιστοί είναι οι πιο σχετικοί με τη νόσο", σημείωσε ο καθηγητής Δερμιτζάκης. Επιπλέον, οι ερευνητές βρήκαν μια μεγάλη γενετική συσχέτιση έκφρασης (eQTL) μεταξύ των ιστών, η οποία μπορεί να εξηγήσει πώς οι γονιδιακές παραλλαγές επηρεάζουν τους διάφορους ιστούς στους οποίους δραστηριοποιούνται.

Η βάση δεδομένων της μελέτης GTEX αναπτύσσεται εν μέρει για να ικανοποιήσει την αυξανόμενη επιστημονική ανάγκη. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μελέτες συσχέτισης του γονιδιώματος με ασθένειες (GWAS) για τη μελέτη των ρόλων που παίζουν οι διάφορες γενετικές παραλλαγές στις νόσους. Με τη σύγκριση χιλιάδων γονιδιωματικών ποικιλομορφιών σε άτομα που εμφανίζουν τη νόσο και σε χιλιάδες άλλους που δεν την εμφανίζουν, μπορούν να συνδέουν την γονιδιακή ποικιλομορφία και τις περιοχές του γονιδιώματος με συγκεκριμένες ασθένειες. Αλλά αυτές οι συσχετίσεις δεν μπορούν από μόνες τους να εξηγήσουν το ρόλο συγκεκριμένων γονιδιωματικών παραλλαγών και πώς αυτές μπορούν να επηρεάσουν τη βιολογία και την εξέλιξη της νόσου.

Η μελέτη "GTEx θα αποτελέσει μια μεγάλη πηγή πληροφοριών για την κατανόηση της βιολογικής λειτουργίας, και θα έχει πολλές πρακτικές εφαρμογές σε τομείς όπως η ανάπτυξη φαρμάκων», δήλωσε ο Διευθυντής του Προγράμματος του NHGRI , Jeff Struewing, MD . ”Οι επιστήμονες που μελετούν το άσθμα ή τον καρκίνο των νεφρών, για παράδειγμα, θα μπορούν να κατανοούν πώς η γονιδιωματική ποικιλομορφία λειτουργεί στον πνεύμονα, τον νεφρό ή σε άλλα όργανα.”

Προσθέστε το iatronet.gr στο Discover

Ειδήσεις υγείας σήμερα
Μπορούν τρόφιμα να ενισχύσουν την απορρόφηση της βιταμίνης D;
Ημέρα του Πατέρα: Διατροφικές επιλογές για καλύτερη υγεία
Πρωινές συνήθειες που βοηθούν στη δυσκοιλιότητα