遺伝子と病気を結びつけるもの

何十年もの間、科学界は矛盾に直面していました。私たちは病気を引き起こす「成分」は知っていましたが、「レシピ」は知りませんでした。現代遺伝学では、重篤な疾患に関連する数千の遺伝子が特定されていますが、それらがどのように相互作用するのかは謎のままです。現在、グラッドストン研究所とスタンフォード大学による画期的な研究は、この暗い状況に光を当て、犯人を示すだけでなく、それらがどのように連携して病気を引き起こすのかを明らかにする新しいタイプの遺伝子マップを作成しています。

または 研究権威ある雑誌「ネイチャー」に掲載されたこの論文は、医薬品の設計方法を変え、研究者が複雑な病気の症状だけでなくその根本を標的にする能力を提供すると約束しています。

統計から生物学的因果関係まで

現在まで、科学者の主なツールは、いわゆる「ゲノムワイド関連研究」(GWAS) でした。これらは、何千人もの人々の DNA を比較して統計的な違いを見つける大規模なスキャンと考えてください。これらの研究により、病気のリスクを高める遺伝子変異の膨大なカタログが得られました。ただし、指摘されているように、 太田 峰人 博士、研究の筆頭著者によると、理解には大きなギャップがありました。

«多くの変異が病気に関連していることはわかっていますが、その理由はわかっていません。「この問題は、出発地と目的地が明確に示された地図があるのに、それらを結ぶ道路がないことによく似ています。自分がどこにいるのか、そして（病気の中で）どこに行き着くのかはわかっていますが、そのルートはわかりません。」と太田氏は説明します。

1 つではなく、異なる機能を持つ何千もの遺伝子が関与する複雑な疾患では、「ナビゲーター」の必要性が不可欠でした。これはまさに新しい方法論が提供するものであり、ネットワークをマッピングします。

革新的なデータ合成

研究チームは、 アレックス・マーソン グラッドストンと彼の作品より ジョナサン・プリチャード スタンフォード大学出身の彼は、たった 1 つの情報源に満足しませんでした。代わりに、彼らはパズルを解くために 2 つの一見異質なデータセットを組み合わせました。

パズルの最初のピースは、白血病細胞株の実験から生まれました。使用する テクノロジー 遺伝子編集（CRISPRなど）を利用して、研究者らは以前、各遺伝子を個別に「オフ」にして、その欠如が細胞機能にどのような影響を与えるかを調べていた。

2 番目の部分は、その膨大なデータプールから抽出されたものです 英国バイオバンク、50万人以上のゲノム配列が含まれています。研究チームは、特定の遺伝子の機能を低下させ、赤血球に影響を与える自然変異を持つ人々を探した。

実験室のデータと実際の人口データを組み合わせることで、 科学者 彼らは詳細なモデルを構築することに成功しました。今、彼らは始まりと終わりだけでなく、その中間、つまり私たちの生物学を調節する複雑な相互作用も見ることができるようになりました。

SUPT5H遺伝子の例

彼らの方法の価値を実証するために、研究者らは特定の遺伝子に焦点を当てました。 SUPT5H、これはヘモグロビン生成に影響を及ぼし、貧血を引き起こす疾患であるベータサラセミアに関連しています。

この分析により、驚くべきことが明らかになりました。それは、この特定の遺伝子が 1 つの働きだけを行うわけではないということです。次の 3 つの重要なプロセスを同時に規制します。

1. ヘモグロビンの合成を活性化します。
2. 細胞周期が遅くなります。
3. オートファジー (細胞の「リサイクル」機構) が遅くなります。

この発見は、遺伝子が協力して、しばしば相殺して効果を生み出すことを証明した。によって指摘されたように ジョナサン・プリチャード、この遺伝子は複数の経路を同時に調節することによって相乗効果を生み出します。新しい地図がなければ、この多次元の活動は目に見えないままになるでしょう。

免疫学と医学の新時代

この研究は赤血球に焦点を当てていましたが、本当のニュースは、この方法が拡張できる点にあります。ザ アレックス・マーソン、そのディレクター グラッドストン-UCSF ゲノム免疫研究所、免疫システムを理解する上で大きな展望があると考えています。

«多くの自己免疫疾患、免疫不全、アレルギーの遺伝的負担は、圧倒的に T 細胞に関連しています。」と、Oは言います 火星で。現在の目標は、免疫系に対応するマップを作成することです。そうすることで、現在対症療法または一般的な免疫抑制によってのみ治療されている病気の精密な治療につながる可能性があります。

遺伝子ネットワークのもつれを解明する能力により、生物学は観察科学から精密工学科学に変わります。私たちはもはや、効果があるかもしれない薬を盲目的に探しているわけではありません。私たちは機構の設計を手にしています。

この研究は米国国立衛生研究所（NIH）とシモンズ財団などから資金提供を受けており、人間の生物学を完全に解読するための重要な一歩となる。テクノロジーが進歩するにつれて、問題はもはや不治の病に対する答えが見つかるかどうかではなく、展開し始めた地図をどれだけ早く読めるようになるかということです。