探索基因组以寻找慢性疾病的新靶点

写的:

奴隶Petrovski

im体育基因组学研究中心(CGR)副总裁兼负责人,R&D

今年早些时候, 它宣布,im体育首页现在有完整的访问, 无间隙的人类DNA序列. 这是科学界的一项重大成就, 对于像我这样使用大规模基因数据集和尖端分析工具来探索疾病分子基础的研究人员来说,这尤其令人兴奋. 这是一个迷人的领域,im体育首页对它的了解每天都在增长. 如果im体育首页能发现导致疾病发展的基因, 这样im体育首页就能更早地识别出高危患者, 开发更有针对性和更有效的治疗方法.


多重组学的目标


作为基因组学计划战略的一部分, im体育首页继续扩大基因组学资源,以获取更大的遗传多样性, 尤其关注全球历史上研究代表性不足的地区. im体育首页也在扩大im体育首页的 multi-omics理解 通过在相同的个体上生成额外的数据,im体育首页已经有了关于他们基因组学和临床结果的丰富数据. 这既提高了im体育首页的研究效率,使im体育首页能够更快地从因果遗传生物学到机制理解和系统生物学,也增加了im体育首页对目标科学决策里程碑的信心.

在这里,我总结了im体育首页基因组学研究中心(CGR)最近发表的四篇论文。, im体育首页与学术伙伴密切合作,取得了许多成就. 这些只是im体育首页目前从开拓性最佳实践中所追求的工作的一小部分, 发展新的先进的分析方法, 到发现新的药物靶点和疾病途径,这些可能是未来药物和精准医疗战略的线索.


从扩展数据银行中获得了很好的学习

那么,是什么推动了im体育首页对基因以及它们在疾病中扮演的角色的新理解呢? 近年来,im体育首页的基因组学知识呈指数级增长,这是由于具有电子健康记录的大量人群的测序数据的可用性增加. 需要探索这些庞大的数据集,以找到具有相似临床特征但由不同分子机制驱动的疾病之间的关键遗传联系. 这并非易事,规模至关重要——这就是为什么im体育首页设定了一个雄心勃勃的目标,到2026年分析多达200万个基因组. im体育首页的基因组学计划已经为疾病生物学提供了新的见解,并帮助im体育首页发现新的罕见基因变异和 未来药物的潜在药物靶点.



英国生物库是医学研究人员最大的资源之一. 生物库中的每个个体都是许多代人的“遗传结果”,每个人都受到选择性力量的影响, 适应新环境和随机基因突变. 

使用英国生物银行, im体育首页可以对成千上万的个体进行采样,并通过电子健康记录将他们的基因图谱与成千上万的健康结果相匹配, 自我报告的结果, 成像, 生物化学, 还有更多. 它前所未有地打开了基因组学和医学研究的大门.


来自英国生物银行(UK Biobank)和其他更近期、基因多样化的人群的数据集,让我和我的同事, 在CGR中, 在绘制一系列疾病的遗传原因方面取得重要进展. 2021年8月,im体育首页发表了一篇具有里程碑意义的UK Biobank测序论文 自然, 这为一些常见疾病的因果生物学提供了新的见解, 有助于加速识别经人类遗传学验证的新型治疗靶点.1 最近, im体育首页的CGR又发表了三篇高影响力的论文,促进了im体育首页对基因组学的理解,并就为什么有些人可能比其他人更容易患某些慢性疾病提供了新的知识.


揭露克隆造血的影响

克隆造血(CH) -当一个造血干细胞复制相同的基因突变-是最广泛研究的细胞突变之一. 已知发生的自发突变与衰老有关, 然而,人们对其原因知之甚少, CH的生物学基础和意义.2

im体育首页的新研究发表在 自然遗传学 对421人进行了全基因组分析,从英国生物库中提取了000个样本,以挖掘CH的遗传基础. 它提供了重要的新疾病见解, 确定了与CH风险增加相关的几个基因变异和多个新的种系位点. 研究还表明,吸烟和端粒长度较长都是晚年发展CH的因果危险因素.3

im体育首页的下一个研究目标是确定这些基因突变如何预测慢性疾病的发展, 尤其是炎症性疾病. im体育首页的研究表明,CH的遗传易感性增加了一个人患血癌的风险, 例如骨髓增生性瘤变(一种罕见的骨髓疾病), 明确非恶性肿瘤, 心房颤动(心律不齐)等心血管疾病, 同时也鼓励过早衰老.3


通过扩大im体育首页对这些CH基因突变背后的分子驱动因素的了解, im体育首页希望识别易患慢性疾病的个体,并促进对炎症机制(炎症小体)如何表现为疾病的理解.


这是迄今为止最大的克隆造血遗传学系统研究. 它增强了im体育首页对这种现象遗传易感性的基础的理解,并为其发病机理及其对人类健康和老龄化的后果提供了新的见解. im体育首页正处于科学发现之旅的开始,还有更多关于驱动克隆造血的遗传机制的知识,以及精准医疗策略在预防其对人类健康的不利影响方面可能发挥的作用.

乔治·瓦西里欧教授 剑桥大学MRC生物统计单元血液医学教授

危及生命的肺部疾病特发性肺纤维化的新基因线索


图片来源: 阿奇病理实验室.2012;136(6):591–600. 图片由Richard Webb医学博士提供.

im体育首页正积极利用基因组学探索的另一个大量未满足需求的领域是特发性肺纤维化(IPF), 一种慢性, 进行性肺部疾病,导致肺部瘢痕(纤维化), 呼吸衰竭和死亡.4

多年来,科学界一直试图更好地了解这种危及生命的疾病. 尽管做了大量的研究, 可悲的是,目前可供患者选择的治疗方案很少,这些只能减缓疾病进展,而不能最终改变长期预后.

im体育首页的最新研究发表在 美国呼吸与重症监护医学杂志 为IPF的潜在遗传原因提供了新的线索. 的简化表达 KIF15 基因先前已被证明与一系列不同类型的纤维化间质性肺病有关.5 


im体育首页的研究证实了罕见和常见的基因变异 KIF15 基因降低了一个人对IPF的易感性 KIF15 蛋白表达和减少细胞增殖. 另外, 该研究进一步强调了im体育首页之前发现的一种新机制,im体育首页认为这可能是一些患者IPF的基础, 扩展了im体育首页对IPF基因的发现 SPDL1 (细长的) 而且 叔, 为探索提供了潜在的新途径.6,7


这是IPF中进行的最大的外显子组测序, 帮助研究人员识别新的基因靶点,并发现可能解决新疾病途径的潜在候选药物. 了解IPF的潜在生物学可能是改善患者预后和延长这种严重未满足需求疾病的预期寿命的关键.

Dr. 克里斯汀•加西亚 医学系, 基因组医学研究所, 哥伦比亚大学欧文医学中心, 纽约

利用“生物标记指纹”相似性来寻找基因

具有共享生物标志物模式的基因通常以相似的方式表现,并可能对人类疾病产生类似的影响. 这对研究人员在进行药物发现实验时非常有帮助, 特别是如果某些基因被认为“难以靶向”或“不可救药”.

im体育首页的CGR开发了一种名为Gene-SCOUT(连续性状的基因相似性)的新工具,该工具利用了500个样本的数据,000个人类序列,根据它们共享的生物标记物特征来识别具有相似关联的基因. 研究结果最近发表于 核酸研究 揭示了这种新工具可以比现有方法更准确地找到具有相似临床特征的基因.8

基因侦察技术为基因研究开辟了新的可能性, 帮助科学家识别具有类似特征的其他基因,这些基因可能是药物开发更合适的靶点.


来源:米德尔顿L, . 核酸研究. 2022;50:4289-4301.


帮助在全球范围内提高对疾病的认识和药物的发现, im体育首页必须继续合作,分享im体育首页的科学成果. 作为这一承诺的一部分,im体育首页已经做出 基因侦察作为一个免费的网络资源, 帮助推动科学探索,即使在基础设施和资源可能无法进行大规模基因组分析的地方. 共同加强对基因组的了解将有助于对疾病产生最大和最迅速的全球影响.


im体育首页正在将人工智能和机器学习与基因组学结合起来,来回答一些最棘手的医学问题. gene - scout是一种精细且更准确的验证基因指纹的方法,这对im体育首页的精准医疗战略具有重要意义. 如果im体育首页能更好地理解潜在的和相互关联的疾病生物学, im体育首页也许能够为感兴趣的基因找到其他的目标机会, 拓宽未来治疗的可能性.

Dimitrios Vitsios 首席科学家,基因组学研究中心,发现科学,im体育首页R&D

利用基因组学和精准医学创新R&D

激动人心的时刻还在后面! im体育首页正在深入研究复杂慢性疾病的生物学, 利用庞大的基因组数据网络来探索和发现新的见解. 有了这些知识, im体育首页将能够更好地识别有可能患上某些疾病的个人, 早些时候, 并在未来发现重要的新疗法.

基因组学现在是R&D,im体育首页90%以上的管道使用精准医疗方法. 让人类遗传学成为药物研发的核心, im体育首页希望加快发展, 最终提高治疗质量和病人的治疗效果.


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参考文献

1. 王问, 等. 281,104个英国生物银行外显子组中罕见的变异对人类疾病的贡献. 自然. 2021;597:527–532.

2. Jaiswal S, Ebert BL. 克隆造血在人类衰老与疾病中的应用. 科学. 2019; 1:366 (6465): eaan4673.

3. 冰斗PS, . 200人的全基因组分析,453个个体对克隆造血的原因和后果有了新的见解. 自然遗传学. 2022. http://www.Nature.com/articles/s41588-022-01121-z.

4. 斯宾塞LG、 . 英国特发性肺纤维化:2013年至2019年英国胸科学会电子登记的分析. ERJ公开保留区. 2021;7 00187-2020.

5. 艾伦RJ, . 特发性肺纤维化易感性的全基因组关联研究. J呼吸急救医疗吗. 2020. 201(5): 564-57.

6. 张, . 罕见和常见的KIF15变异有助于特发性肺纤维化的遗传风险. J呼吸急救医疗吗. 2022. http://doi.org/10.1164 / rccm.202110-2439OC

7. 张, . 拉丁裔IPF患者TERT罕见变异的全基因组富集. J呼吸急救医疗吗. 2022. http://doi.org/10.1164 / rccm.202203-0622LE 

8. 米德尔顿L, . 基因侦察:从全现象关联分析中识别具有相似连续性状指纹的基因. 核酸研究. 2022;50:4289-4301.


Veeva ID: Z4-44597
筹备时间:2022年7月