GTEx的新发现显示了DNA差异如何影响基因活性和疾病易感性

由国家卫生基因型 - 组织表达（GTEX）项目资助的研究人员创造了一种新的和预期的数据资源，以帮助建立个体基因组化妆中的差异如何影响基因活动并有助于疾病。新资源将使科学家们同时检查许多不同人类组织和细胞的潜在基因组学，并承诺开放新的途径以及对人类生物学的研究和理解。

GTEx调查人员在2015年5月7日在线发表的几篇论文中报告了一项为期两年的试点研究的初步发现科学和其他期刊。这些努力提供了对基因组变体的新见解 - 在DNA代码中的遗传拼写差异 - 控制如何，何时以及基因在不同组织中打开和关闭，并且可以易于促使人们患有癌症，心脏病和糖尿病等疾病。

“GTEx旨在样本尽可能多的组织从大量的个人为了理解基因和变异的因果效应,并组织有助于对疾病的易感性,“说Emmanouil Dermitzakis,博士的遗传学教授日内瓦大学医学院,瑞士,并以通讯作者为主科学纸。“GTEx检测的组织数量提供了前所未有的基因组变异深度。它给了我们独特的视角来了解人与人之间的差异基因表达在组织和器官中。”

NIH于2010年推出了GTEX项目，为科学家创建数据资源和组织库，以研究基因组变异如何影响基因活性和疾病易感性。除组织移植程序外，研究人员还从尸检和器官捐赠中收集超过30种组织类型。然后使用尖端基因组方法分析来自这些样品的DNA和RNA。该项目最终将包括组织样品来自大约900名已故捐赠者。GTEx由国家卫生研究院共同基金支持，并由国家人类基因组研究所(NHGRI)、国家精神卫生研究所(NIMH)和国家癌症研究所(NCI)管理，这些都是国家卫生研究院的一部分。

“GTEx将是理解人类生物学功能的巨大资源，并将在药物开发等领域有许多实际应用，”NHGRI项目主任Simona Volpi说。博士。“例如，研究哮喘或肾癌的科学家将对了解特定变异如何影响肺、肾和其他器官的生物学功能感兴趣。”

“共同基金支持的项目旨在推进生物医学研究的多个领域，”詹姆斯·m·安德森(James M. Anderson)医学博士说，他是NIH项目协调、规划和战ob欧宝直播nba略行动部门的主任，该部门负责共同基金。“GTEx捐赠者和组织类型前所未有的广泛，为研究从血压到神经退行性疾病等领域的科学家提供了宝贵的资源。”

在主科学论文中，研究人员分析了来自175个人和43种不同组织类型的1600多个组织样本的基因活性读数。研究人员评估基因活动的一种方法是测量RNA，即基因组DNA指令的读出。研究人员将大部分分析集中在9种最常见组织类型的样本上:脂肪、心脏、肺、骨骼肌、皮肤、甲状腺、血液、胫骨动脉和神经。

每个细胞的基因组蓝图都是相同的，但使肾脏细胞与肝细胞不同的是一组随着时间的推移而开启(表达)和关闭的基因，以及这些基因表达的水平。GTEx的研究人员使用了一种方法——表达数量性状位点(eQTL)分析——来衡量变异如何影响基因表达活性。eQTL是一种在特定基因组位置的变异与特定组织中基因活性水平之间的关联。GTEx的目标之一是识别所有基因的eqtl，并评估它们的影响是否共享多个组织。

研究人员发现了一组在不同组织类型中具有共同活动的变体。事实上，大约一半的蛋白质编码基因的eqtl在所有9种组织中都是活跃的。他们鉴定了9种组织中的每一种大约900到2200个eQTL基因(与基因组变异相关的基因)，以及所有组织中的6486个eQTL基因。共同通讯作者Kristin Ardlie博士说:“我们不知道这一规则在不同的组织中会有多具体。”他是麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所GTEx实验室数据分析和协调中心的主任。“分析显示，大量变异的影响在组织中是常见的，同时，也有一些变异的子集的影响是组织特异性的。”

比较组织特异性eqtl与遗传疾病的关联可能有助于了解哪些组织与疾病最相关。研究人员还发现很多eQTL在组织中共享，这有助于解释基因组变异如何影响它们活跃的不同组织。

即使在多种组织中活跃，同一变体有时也会在不同组织中产生不同的效果。例如，GTEx研究人员发现，一种影响与血压相关的两个基因活动的变异，对与胫骨动脉中血压相关的基因表达有更强的影响——尽管在其他组织中有更大的整体基因活动。他们还注意到，在来自死亡捐赠者的GTEx样本中也发现了相同的基因活性特征。

两个伴侣研究科学利用GTEx数据检测不同组织中基因活性的其他方面。一项研究描述了蛋白质截短变异(PTVs)对基因活性的影响。ptv缩短了基因的蛋白质编码序列，影响了基因的功能。一些罕见的ptv可以导致疾病，如杜氏肌萎缩症。每个人的基因组携带约100个ptv，尽管大多数几乎没有作用(在某些情况下甚至可以预防疾病)。

曼努埃尔里瓦斯，博士学位。牛津大学的候选人，他的同事使用了大型欧洲项目的GTEX数据和信息来检查来自600多人的基因读数。该团队发现通过基因转录物的降解或通过破坏称为剪接的过程来发现蛋白质产生的PTV。在这两种情况下，研究人员都能够使用GTEX数据来衡量各个和组织类型的这些效果。该组现在正在开发更好的方法，以预测疾病患者鉴定的PTV的影响。

在另一个同伴研究中科学Roderic Guigo博士是西班牙巴塞罗那基因组调控中心的生物信息学和基因组学项目协调员，他和同事们研究了近1500个GTEx的基因读出模式组织样本。研究人员发现基因活性组织间的差异比个体间的差异大得多。

研究人员发现了近2000个随着年龄而变化的基因，包括与帕金森氏症和阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病相关的基因。他们还发现，男性和女性之间有超过750个基因的活动存在差异。一些基因与男性和女性之间具有普遍差异的疾病有关，其中包括与心脏病有关的差异。

其他三项分析GTEx数据的研究也发表在5月8日的期刊上生物信息学那PLoS计算生物学和基因组研究。

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