Ученые выяснили, как гены и «малые молекулы» влияют на наш личный риск заболевания

Каждый человек имеет химически индивидуальный отпечаток пальца. Состав «малых молекул» в крови, таких как жиры или сахара, определяет, как наш организм реагирует на внешние воздействия, каким заболеваниям мы подвержены и насколько тяжелым будет их течение. В международном сотрудничестве с партнерами Кембриджского университета (Великобритания) ученые Берлинского института здравоохранения в Шарите (Berlin Institute of Health at the Charite, BIH) провели уникальное, не имеющее аналогов исследование, в котором открыли более 300 областей генома, вносящих свой вклад в этот индивидуальный химический отпечаток. Теперь они опубликовали свои результаты в журнале Nature Medicine.

Тело человека постоянно обрабатывают тысячи маленьких молекул для поддержания его метаболизма и, следовательно, здоровья. Даже небольшие изменения могут вызвать болезнь, а обмен веществ так же индивидуален, как и сам человек. Ученые BIH обнаружили, как редкие и распространенные изменения в генетическом коде влияют на личный химический отпечаток пальца и профиль индивидуального заболевания. «С помощью нашего исследования мы, наконец, проливаем свет на генетический контроль метаболизма человека, основанный на многих сотнях малых метаболитов. Ранее подобный контроль никогда не был показан так подробно. Это означает, что теперь мы лучше понимаем, как и почему генетические различия способствуют развитию болезней», — говорит профессор Клаудия Лангенберг (Claudia Langenberg), заведующая кафедрой вычислительной медицины.

Образцы крови от 20 000 участников

Ученые измерили количество «малых молекул», таких как сахара, жиры или гормоны, в образцах крови около 20 000 участников двух крупных популяционных клинических исследований (КИ) по изучению влияния генома. Они определили области генома, связанные со многими, часто очень разными, метаболитами. «Эти метаболические «горячие точки» в геноме помогли нам лучше понять, какие именно гены связаны с изменением количества молекул в крови», — объясняет профессор Клаудия Лангенберг. «Благодаря этим новым открытиям мы смогли показать, какие изменения в обмене веществ способствуют развитию отдельных заболеваний, таких как рак молочной железы», — добавляет Лангенберг.

Метаболизм также определяет действие лекарств

Результаты КИ показывают, что обмен веществ не только способствует поддержанию здоровья или развитию болезней, но и в значительной степени определяет, насколько эффективны, а иногда и вредны лекарства. Например, ученые обнаружили общую вариацию генетического кода, близкую к гену DPYD, примерно у пятой части участников исследования. DPYD кодирует фермент, отвечающий за расщепление некоторых лекарств от рака, а люди, носящие такие генетические варианты, подвергаются повышенному риску накопления токсичных уровней в крови. Это означает, что генетическое тестирование может существенно адаптировать решения о лечении.

«Вариации рядом с генами также являются мишенью для лекарств, и могут дать нам важные подсказки о возможных нежелательных побочных эффектах. Например, мы смогли показать, что препараты, снижающие конверсию стероидных гормонов в организме таким образом противодействуют выпадению волос у мужчин и увеличению простаты. Также возможны увеличения риска депрессии, что согласуется с отчетами об исследованиях лекарств», — объясняет профессор Лангенберг.

Ученые также выявили множество примеров влияния метаболитов на различные заболевания, в том числе – на повышенную концентрацию гомоаргинина в крови, что повышает риск развития хронической почечной недостаточности. Это важно, поскольку сейчас проводится тестирование гомоаргинина для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. Поэтому у таких людей особое внимание следует уделять поддержанию функции почек.

Международное сотрудничество делает исследования возможными

Исследование является результатом многолетнего сотрудничества между учеными BIH и коллегами со всего мира, особенно из отдела эпидемиологии Совета медицинских исследований (Medical Research Council, MRC) Кембриджского университета. Многие эксперты в том числе из Центра Гельмгольца в Мюнхене, Катара и фармацевтическго гиганта Pfizer работали вместе, чтобы лучше понять и определить биологическую значимость и причины полученных результатов.

Клаудия Лангенберг возглавила новую научную инициативу: «Нам нужны более масштабные исследования, которые лучше отображают генетическое разнообразие различных популяций, чтобы понять биологический и клинический эффект генетических вариаций, которые различаются между определенными популяциями».

О Берлинском институте здоровья в Шарите (BIH)

Миссия Берлинского института здоровья в Шарите (BIH) заключается в преобразовании результатов биомедицинских исследований в новые подходы к персонализированному прогнозированию, профилактике, диагностике и терапии и, наоборот, использование клинических наблюдений для разработки новых исследовательских идей. BIH также стремится создать всеобъемлющую трансляционную экосистему, делающую акцент на общесистемном понимании здоровья и болезней и способствует изменению культуры биомедицинских трансляционных исследований.

BIH был основан в 2013 году и на 90% финансируется Федеральным министерством образования и исследований (BMBF) и на 10% — Федеральной землей Берлин. 

Источник: https://www.eurekalert.org/

22.11.2022