Sentado en la sala de examen del médico, me sorprendió cuando me dijo: "La genética en realidad no importa con enfermedades crónicas". En cambio, continuó, "estilo de vida de las personas, lo que comen y cuánto practican, determinan si tienen una enfermedad cardíaca".
Como investigador que estudia la genética de la enfermedad, no estoy de acuerdo con los factores de vida totalmente, juegan un papel importante en la determinación de quién obtiene la enfermedad y quién no. Pero están lejos de toda la historia. Desde que los científicos en 2003 violaron el genoma humano, los investigadores aprendieron que la genética también juega un papel importante en riesgo de una persona.
Los estudios se centraron en evaluar la herencia de la enfermedad, es la cuántas diferencias genéticas explican las diferencias en riesgo de enfermedades, generalmente atribuyen una fracción significativa de la variación de las variaciones genéticas. La mutación parece desempeñar un papel en enfermedades como todos los genomas como la diabetes tipo 2, que es aproximadamente el 17% del patrimonio y una esquizofrenia, que es aproximadamente el 80% del patrimonio. A diferencia de las enfermedades como los TAI-SACHS o la fibrosis quística, donde las mutaciones en un gen están causando enfermedad, las enfermedades crónicas son poligénicas, lo que significa múltiples mutaciones en muchos genes en muchos genes.
Cada enfermedad compleja también tiene factores de riesgo genéticos y ambientales. La mayoría de los investigadores están estudiando estos factores por separado debido a desafíos técnicos y escasez de conjuntos de datos grandes y uniformes. Aunque algunas técnicas ideadas para superar estos desafíos, aún no se han aplicado a una gama integral de enfermedades ambientales y exposición.
En nuestra investigación recientemente publicada, los precios de mi colega Alkes y herramientas desarrolladas para aprovechar los nuevos conjuntos de datos para cuantificar los efectos comunes que tienen factores de riesgo de la biología genética y ambiental que es una enfermedad básica.
Aspirina, genética y cáncer de colon
Para ilustrar el efecto de los genes-ambiente, la interacción tiene una enfermedad, considere el ejemplo del uso de aspirina y cáncer de colon.
En 2001, los investigadores del cáncer del Centro de Investigación Fredu Hutchinson estudiaron cuán regularmente, la aspirina era el peligro del cáncer de colon. Se preguntaban si las mutaciones genéticas que se desaceleraban a medida que el cuerpo ha roto la aspirina, lo que significa que el nivel de aspirina en el cuerpo permanecerá más alto, puede aumentar el efecto protector del medicamento contra el cáncer de colon. Tenían razón: solo los pacientes con aspirina de metabolismo lento tenían un riesgo reducido de cáncer de colon, lo que indica que la efectividad del fármaco podría depender de la genética de la persona.
Esto plantea la cuestión de cómo la genética y las diferentes combinaciones de exposición ambiental, como los medicamentos que toman el paciente, pueden afectar el riesgo de una persona y cuán efectivamente se tratará por ellos. ¿Cuántos casos de variaciones genéticas afectan directamente la efectividad del medicamento?
En lugar de la "naturaleza de la naturaleza, la" forma más precisa de describir la interacción ambiental es la "naturaleza a través del cuidado".
La interacción de un entorno genético de grasa del cáncer de colon y la aspirina es inusual. Esto incluye la mutación en una sola ubicación en un genoma que tiene un gran impacto en el riesgo de cáncer de colon. Los últimos 25 años de genética humana han demostrado a los investigadores que este tipo de mutaciones son de grandes influencias son raras.
Por ejemplo, el análisis determinó que el efecto medio de la variante genética fue de solo 0.14 milímetros. En cambio, generalmente hay cientos de variaciones que todos tienen efectos pequeños pero acumulativos en riesgo de una persona, lo cual es difícil de encontrar.
¿Cómo podrían los investigadores desconectar estas pequeñas interacciones del ambiente genético en cientos de puntos en el genoma?
Polygenes of Genes Interaction
Comenzamos a buscar casos en los que las variantes genéticas entre los genomas mostraron diferentes efectos en la biología de una persona en diferentes entornos. En lugar de tratar de detectar pequeños efectos de cada variante genética, acusamos datos en todo el genoma para convertir estos pequeños efectos individuales en un gran efecto en todo el genoma.
Utilizando datos del BioBank UK, una gran base de datos que contiene datos genéticos y de salud con aproximadamente 500,000 personas, evaluamos el impacto de millones de variantes genéticas a 33 propiedades y enfermedades complejas, como la altura y el asma. Somos obstrucciones de personas basadas en la exposición ambiental, como la contaminación del aire, el tabaquismo y las formas de dieta. Finalmente desarrollamos pruebas estadísticas para estudiar cómo los efectos de la genética en riesgo de enfermedades y niveles de biomarcadores variaron con estas exposiciones.
Encontramos tres tipos de interacciones y entornos de genes.
Primero encontramos 19 pares de características complejas y exposición ambiental a las que las variantes genéticas están en todo el genoma. Por ejemplo, el efecto de la genética en los niveles de glóbulos blancos en el cuerpo difería entre los fumadores y los no fumadores. Cuando comparamos los efectos de las mutaciones genéticas entre dos grupos, la fuerza de interacción ambiental sugirió que fumar cambia la forma en que la genética afecta el número de glóbulos blancos.
En segundo lugar, hemos solicitado casos en los que la herencia del rasgo varía según el entorno. En otras palabras, no algunas variantes genéticas que tienen diferentes efectos en diferentes entornos, todas están reforzadas en algunos entornos. Por ejemplo, descubrimos que la herencia del índice de masa corporal, la relación de peso a la altura, aumentó en un 5% para la mayoría de las personas activas. Esto significa que la genética juega un papel más importante en el IMC, más activo. Encontramos 28 de este tipo de instalaciones y entornos, incluidos los niveles de HDL de colesterol y consumo de alcohol, así como del neurotismo y no se vuelven a pasar un desconsiderado.
En tercer lugar, hemos solicitado un tipo de interacción de los genes de resumen llamado refuerzo proporcional o articular. Aquí, los efectos genéticos crecen con una mayor exposición ambiental y viceversa. Esto da como resultado un equilibrio relativamente igual de efectos genéticos y ambientales en el rasgo. Por ejemplo, a medida que pasó el tiempo en el gasto de la televisión, la televisión aumentó y la protección genética y ambiental ha aumentado para la proporción de personal a cadera. Esto probablemente refleja la influencia de otros comportamientos con respecto al tiempo que pasa viendo televisión, como el ejercicio físico reducido. Encontramos 15 de este tipo de instalaciones y entornos, incluidos la capacidad pulmonar y los niveles de fumar y glucosa y el consumo de alcohol.
Los factores de protección del medio ambiente, como el humo del cigarrillo y las drogas que toma, pueden comunicarse con sus genes de manera inesperada. Jaoud.k / istock a través de Getty Images Plus
También buscamos casos en los que el sexo biológico, en lugar de la exposición al medio ambiente, afectó las interacciones con los genes. El trabajo previo mostró evidencia de estas interacciones genéticas y encontró ejemplos adicionales de efectos sexuales biológicos en los tres tipos de genes de un entorno genético. Por ejemplo, encontramos que el neuroticismo tenía efectos genéticos que variaban sobre el sexo.
Finalmente, también hemos descubierto que múltiples tipos de genes-interacciones ambientales pueden afectar el mismo rasgo. Por ejemplo, los efectos de la genética sobre la presión arterial del sistema variaban el sexo, lo que indica que algunas variantes genéticas tienen diferentes efectos en hombres y mujeres.
Nuevos modelos de genes-grietas
¿Cómo damos sentido al significado para estos diferentes tipos de interacciones de un entorno genio? Afirmamos que pueden ayudar a los investigadores a comprender mejor los mecanismos biológicos básicos que conducen desde los riesgos genéticos y ambientales hasta la enfermedad y cómo la variación genética conduce a diferencias en las enfermedades en las enfermedades.
Los genes relacionados con la misma función funcionan juntos en una unidad llamada camino. Por ejemplo, podemos decir que los genes están involucrados en la creación de un componente de glóbulos rojos, que es transportado por oxígeno, colectivamente son parte de la forma a quién. Las cantidades resultantes de hemo que circulan en el cuerpo afectan otros procesos biológicos, incluidos las que podrían conducir al desarrollo de anemia y cáncer. Nuestro modelo sugiere que la exposición a la protección del medio ambiente modifica diferentes partes de estos caminos, lo que puede explicar por qué hemos visto diferentes tipos de interacciones del entorno génico.
En el futuro, estos hallazgos han llevado a un tratamiento personalizado sobre la base del genoma de una persona. Por ejemplo, los médicos algún día pueden poder decir si es más probable que alguien reduzca el riesgo de latidos de los cardados tomando medicamentos contra la pérdida de peso o el ejercicio.
Nuestros resultados muestran cómo estudiar interacciones ambientales genuinas pueden decir que los investigadores no solo los factores genéticos y ambientales aumentan el riesgo de enfermedad, sino también lo que sale mal en el cuerpo.
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