Одна из целей секвенирования генома – выявление генетических мутаций, связанных с повышенной восприимчивостью к болезням. Тем не менее, в целом эти открытия были сделаны на людях европейского или азиатского происхождения, что привело к неполной картине глобальной генетической изменчивости уязвимости к болезням.
В новом исследовании, опубликованном в журнале BMC Medical Genomics, исследователи из Пенсильванского университета обратились к этому упущению. Их исследование выявило более 30 ранее не описанных мутаций в важных регуляторных молекулах, называемых микроРНК. Многие из этих мутаций влияют на то, разовьется ли у человека рак или на тяжесть заболевания.
Один вариант связан со смертностью от рака груди, и открытие команды может помочь объяснить, почему после постановки диагноза рак груди женщины африканского происхождения с большей вероятностью умрут от этого заболевания, чем другие женщины. Знание об этих различиях может помочь в разработке диагностических тестов или даже методов лечения таких заболеваний, как рак.
Рената А. Ролингс-Госс, научный сотрудник отделения генетики Медицинской школы Перельмана Пенна, руководил работой в сотрудничестве с руководителем отделения Майклом С. Кэмпбелл. Сара Тишкофф, профессор Пенсильвании по вопросам интеграции знаний, работает на кафедре генетики и в Школе искусств Пенсильвании & Отделение биологии наук, было старшим автором исследования.
МикроРНК или миРНК – это небольшие молекулы, которые не транслируются в белки, а служат для регулирования экспрессии генов, обычно путем блокирования продукции белка. Одна миРНК может управлять экспрессией до 6000 различных генов, поэтому изменение их функционирования может иметь значительные биологические эффекты.
Поскольку miRNA могут влиять на множество генов, ученые заинтересовались их ролью в развитии болезни. Некоторые miRNA участвуют в качестве биомаркеров заболеваний, включая диабет, астму и различные виды рака.
Чтобы лучше понять разнообразие miRNA во всем мире, команда Penn провела поиск вариантов miRNA в последовательностях генома 69 человек из 14 популяций из Европы, Азии, Америки и Африки. Образцы включали генетический материал, собранный Тишкофф и сотрудниками ее лаборатории из различных африканских популяций, в том числе трех популяций охотников-собирателей.
"Мы хотели попытаться увидеть, есть ли в miRNA вариабельность, которая не была идентифицирована ранее," Ролингс-Госс сказал.
В целом, исследователи обнаружили, что последовательности miRNA были похожи во всех популяциях, которые они выбрали, вероятно, из-за того, насколько они важны для регуляции генов, участвующих в ключевых физиологических функциях. Тем не менее, они идентифицировали 33 новых варианта, которые появлялись более чем у одного человека, и обнаружили, что многие из них были тесно связаны с определенными популяциями. В целом африканские группы имели большее разнообразие экспрессии miRNA, чем другие исследованные ими популяции.
Исследователи провели поиск в доступных базах данных, чтобы узнать, какие гены, как известно, ингибируют эти миРНК. Их запрос выявил большую часть генов, участвующих в метаболизме глюкозы и инсулина, что указывает на возможную связь между риском диабета и наличием одного из этих вариантов. Поиск также указал на влияние на гены, участвующие в делении клеток, процесс, который нарушается при раке.
"Некоторые из новых вариантов miRNA, которые мы идентифицировали, были изучены на предмет корреляции с началом, прогрессированием и тяжестью рака," Ролингс-Госс сказал.
Рассматривая конкретно варианты miRNA, которые чаще ассоциировались с определенными этническими популяциями, команда Пенна обнаружила семь, которые ранее были связаны с различными типами рака.
"Мне было очень интересно увидеть, что среди выявленных заболеваний были рак груди, яичников и простаты," Ролингс-Госс сказал. "Все три вида рака показывают довольно систематические и хорошо задокументированные различия между людьми африканского происхождения и европейцами или азиатами."
Одна мутация, miRNA 202, представляла особый интерес.
"Было проведено несколько исследований, которые показали, что генетическая изменчивость в этом месте изменяет количество продуцируемых miRNA," Ролингс-Госс сказал. "Этот вариант защищает от смертности от рака груди, и в африканских выборках он встречается значительно реже."
Этот вывод может помочь объяснить давно наблюдаемое различие в показателях выживаемости от рака груди между женщинами африканского происхождения и женщинами европейского происхождения.
"Становится все более очевидным, что miRNA могут иметь широкомасштабное и глобальное влияние на наше здоровье и адаптацию к болезням," сказал Ролингс-Госс. "Узнать больше о различиях между группами населения может быть полезно для ранней диагностики и лечения заболеваний среди разных групп населения."