跟踪在复杂疾病中断的基因的“社交网络”

您在糖尿病，抑郁或癌症等复杂疾病的个人风险部分受到遗传变异的影响，即人们之间的DNA序列中的字母。这些变体破坏了身体不同组织中的相互作用基因的网络，两项研究发表在自然方法和PLO计算生物学成立。创新的软件工具允许科学家构建基因网络的准确“地图”约400种不同的人类细胞和组织类型，从免疫细胞到脑组织，而先前的研究仅限于仅一个或多个组织。这些网络中的每一个描述了数千个基因中的数十万个监管相互作用，给出了不同细胞和组织的“控制系统”的第一个全球视图。

该团队发现遗传变体破坏了疾病特异性组织中这些网络的组分，对可能导致靶向治疗的疾病机制的新见解，这些治疗更有效并且对患者的副作用较少。该项目由新成立的计算生物学（DCB）的研究人员在洛桑（UNIL）大学和SIB瑞士生物信息学院的研究人员，与洛桑大学（CHUV）和广泛研究所的研究人员合作麻省理工学院和哈佛。

基因组测序和相关技术的进步，已经引发了对健康人与特定疾病患者之间的基因变异进行比较的大型研究。这些研究已经成功地确定了数千种与不同疾病相关的基因变异。然而，这些变异影响疾病进程的机制大多尚不清楚，目前阻碍了对患者开发更好的诊断测试和个性化治疗的进展。

Daniel Marbach，David Lablarter和Sven Bergmann（Sib，Unil）的教授与ZoltánKutalik（Sib，Chuv，Unil）和Manolis Kellis教授（MIT教授合作，现在已经映射了扰动的互动基因网络疾病变种具有前所未有的分辨率，数百人细胞类型和组织。

监管区域不善

“我们面临的挑战是，超过90%的疾病变异都在基因之外，在基因组的某些区域，人们对这些区域仍然知之甚少。”Marbach说。“这些区域具有调节功能，有时会被基因变异破坏。事情变得更加复杂，因为不同组织类型之间的调节关系可能会有所不同。例如，一个特定的基因可以激活肝脏中的另一个，但不能激活心脏中的另一个。”

因此，该研究小组完成了一项雄心勃勃的任务，即创建控制特定基因活动的调控网络的精确“地图”组织。来自国际研究联盟(FANTOM)的数据加上新的分析技术使他们创建了迄今为止最大的此类网络集合，描述了近400种人类细胞类型和组织中超过19000个基因之间的调节相互作用。因此，该研究提供了第一个全面的观点，调节系统横跨广泛的细胞和组织。

从社交网络中汲取灵感

潜在的假设是，基因变异可能会影响与特定疾病相关的组织调控网络相关的基因。为了验证他们的假设，研究人员采用了类似于那些应用于社交网络的技术，根据用户的网络连接获取用户信息。但在这种情况下，他们使用生物网络来获取可能导致疾病的基因信息。

在一项包括各种神经退行性疾病、精神疾病、免疫相关疾病、心血管疾病和代谢疾病遗传数据的大型研究中，研究人员发现，疾病变异通常影响调节网络中紧密关联的基因组，证实了他们的假设。此外,这些影响网络与疾病过程有关的细胞类型或组织的精确定位。“例如，研究发现，精神分裂症患者的基因变异会扰乱大脑组织中负责认知和情感行为的相互作用基因，而与肥胖相关的基因变异则会造成影响。基因在肠系系统的组织中相互作用“马巴赫说。

走向更好的有针对性的治疗方法

“我们的工作表明，不同组织的基因网络的准确地图将具有巨大的价值，以提高我们对疾病的启动和进展的理解，这对于设计有针对性的治疗至关重要，并鉴定在个性化医学中应对这些治疗的患者群体是必不可少的环境，“博格曼教授结束。

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