Три исследования связали генетические варианты с работой иммунных клеток и болезнями

Австралийские учёные представили три исследования, которые показывают, как генетические различия влияют на работу иммунных клеток и риск заболеваний. Команда Института медицинских исследований Гарвана, Института медицинских исследований Мёрдока, Университета Нового Южного Уэльса и других организаций связала генетические участки, ассоциированные с 16 заболеваниями, с возможными механизмами их действия. Исследователи выявили почти 1,5 тыс. генов, которые могут участвовать в развитии разных болезней.

Работы опубликованы в журнале Nature и стали первым крупным результатом проекта TenK10K. В его рамках учёные изучают генетические различия и активность генов в иммунных клетках 10 тыс. человек. На первом этапе команда секвенировала геномы почти 2 тыс. австралийцев и измерила активность генов более чем в 5 млн их иммунных клеток. Результаты связали с 16 заболеваниями и 44 характеристиками крови.

«Мы прошли путь от понимания лишь немногих до тысяч возможных механизмов, связывающих генетические различия с риском заболеваний», — сказал Джозеф Пауэлл, директор программы трансляционной геномики Института Гарвана и старший автор всех трёх работ.

Первое исследование показало, как распространённые и редкие варианты ДНК влияют на активность генов в отдельных типах иммунных клеток. Учёные изучили 21 тыс. генов и обнаружили более 180 тыс. связей между вариантами и экспрессией генов. Почти 5 тыс. генов — около четверти — ранее не связывали с генетическими изменениями их активности в крупнейшем исследовании цельной крови. Сопоставление данных с исследованиями 16 заболеваний выявило 893 гена, связанные с болезнями или характеристиками крови, для которых такие генетические связи прежде не были известны.

Вторая работа посвящена тандемным повторам — повторяющимся участкам ДНК, участвующим в регуляции генов. С помощью новых методов анализа геномных данных исследователи обнаружили более 69 тыс. вариантов таких повторов, связанных с изменением активности генов. Более чем в 200 генах повторы могут объяснять связь генетики с особенностями иммунитета и крови.

Третья работа изучала доступность хроматина — то, насколько плотно упакована ДНК и какие гены клетка может включать или выключать. Учёные выявили более 240 тыс. связанных с этим генетических вариантов и соотнесли свыше 28 тыс. участков ДНК с регулируемыми ими генами. Анализ доступности хроматина помог объяснить вероятную роль в заболеваниях до 23% большего числа генетических участков, чем анализ активности генов сам по себе.

В качестве примера Пауэлл привёл вариант, повышающий активность гена OSM в естественных киллерах — клетках иммунной системы — и связанный с повышенным риском кишечного заболевания. По словам учёного, выявление конкретной клетки и механизма действия генетического варианта может помочь находить мишени для лекарств и определять, каким пациентам подойдёт определённое лечение.

Соавтор работ Дэниел Макартур, директор Центра популяционной геномики, назвал результаты наиболее подробной на сегодня картой влияния генетических различий на иммунную систему. Сводные данные трёх исследований доступны исследователям. На следующем этапе проекта TenK10K команда планирует увеличить число участников и изучаемых заболеваний, а также расширить генетическое разнообразие участников.