Foto: Shutterstock

Nová genetická mapa odhaluje spolupráci genů

Autor původního článku: redakce

Vědci představili mocný nový způsob, jak mapovat spolupráci genů při vzniku nemocí, čímž nabízejí dlouho hledaný most mezi genetickými stopami a biologickým významem. Biomedicínští vědci se snaží identifikovat geny, které přispívají k onemocněním, s nadějí, že tyto objevy povedou k léčbám, které cílí na správné geny a pomohou tělu vrátit se k zdraví. Když je za problém zodpovědný jeden chybný gen, cesta k pochopení problému může být poměrně přímá. Mnoho stavů je však mnohem složitějších. V těchto případech hraje roli více genů, někdy i tisíce, a je mnohem těžší zjistit, jak se vztahují k nemoci.

Nový přístup k mapování genomu

Vědci z Gladstone Institutes a Stanford University použili v rámci studie publikované v časopise Nature širokou strategii, která testuje vliv každého genu v buňce a spojuje nemoci a další vlastnosti s genetickými systémy, které je formují. Výsledné mapy by mohly proříznout zmatenou biologii a upozornit na geny, které by mohly být užitečnými cíli pro nové terapie. „Nyní můžeme prozkoumat každý gen v genomu a získat představu o tom, jak každý ovlivňuje určitý typ buněk,“ říká Alex Marson, MD, PhD, vedoucí výzkumník z Gladstone-UCSF Institute of Genomic Immunology, který studii spoluvodil.

Hledání důvodu genetického rizika

Po léta se vědci silně spoléhali na „genomové asociační studie“, které prohledávají DNA tisíců lidí, aby našli statistické vazby mezi genetickými rozdíly a vlastnostmi, včetně rizika onemocnění. Tyto snahy vytvořily obrovské datové sady, ale převést tyto signály do jasných biologických vysvětlení může být obtížné, zejména u vlastností ovlivněných mnoha geny. „I s těmito studiemi zůstává obrovská mezera v pochopení biologie nemocí na genetické úrovni,“ říká první autor Mineto Ota, MD, PhD.

Kombinace buněčných experimentů s velkými daty

Aby se vědci ponořili do tohoto síťového problému, čerpali informace ze dvou databází. Jedna datová sada pocházela z lidské leukemické buněčné linie, která se běžně používá ke studiu vlastností červených krvinek. V předchozí práci, výzkumník z MIT, který se této studie neúčastnil, vypnul každý gen v této buněčné linii jeden po druhém a sledoval, jak ztráta tohoto genu změnila genetickou aktivitu. Tým Marsona pak spojil tyto výsledky s daty UK Biobank, která zahrnují genomické sekvence více než 500 000 lidí.

Ota hledal jednotlivce s genetickými mutacemi, které snižovaly funkci genů způsobem, který měnil jejich červené krvinky. Spojením těchto dvou zdrojů mohli vědci vytvořit podrobnou mapu genových sítí, které ovlivňují vlastnosti červených krvinek. Obraz, který se objevil, ukázal pozoruhodně složitou genetickou krajinu. S tímto přístupem mohli vidět výchozí bod, cíl a složitou sadu spojení mezi nimi.

Význam pro imunologii

Možnost odhalit podrobné genetické cesty, které řídí, jak buňky fungují, by mohla přetvořit jak základní biologii, tak vývoj léků. Ačkoli tým identifikoval více způsobů, jak genové sítě formují chování krvinek, větší příběh je samotný nástroj. Výzkumná skupina, a potenciálně mnoho dalších vědců, může nyní použít stejnou strategii na jiné typy lidských buněk, aby odhalila molekulární vzory, které pohánějí nemoci.

Pro laboratoř Marsona, která se zaměřuje na T buňky a další části imunitního systému, by metoda mohla otevřít dveře k mnoha dalším objevům. „Genetická zátěž spojená s mnoha autoimunitními nemocemi, imunitními deficity a alergiemi je převážně spojena s T buňkami,“ říká Marson. „Těšíme se na vývoj dalších podrobných map, které nám pomohou skutečně pochopit genetickou architekturu za těmito imunitně zprostředkovanými nemocemi.“

Studie „Causal modeling of gene effects from regulators to programs to traits“ se objevuje v čísle časopisu Nature z 10. prosince 2025. Mezi autory patří: Mineto Ota, Jeffrey Spence, Tony Zeng, Emma Dann, Nikhil Milind, Alexander Marson a Jonathan Pritchard.

Tento výzkum byl financován National Institutes of Health, Simons Foundation, Lloyd J. Old STAR Award, Parker Institute for Cancer Immunotherapy, Innovative Genomics Institute, Larry L. Hillblom Foundation, Northern California JDRF Center of Excellence, rodinou Byers, CRISPR Cures for Cancer Initiative, Astellas Foundation for Research on Metabolic Disorders, Chugai Foundation for Innovative Drug Discovery Science a EMBO Postdoctoral Fellowship.