Исследователи используют дрожжи для сборки "пазла" генома человека

Используя дрожжи в качестве модели, группа испанских исследователей сделала прогнозы о различиях между людьми, анализируя последовательности геномов.

В статье в журнале Nature Genetics учёные подчёркивают, что их выводы имеют важные последствия для будущего персонализированной медицины. Если можно лучше понять, какие гены важны для конкретного процесса, легче делать точные прогнозы о биологических особенностях индивида.

Каждый из нас состоит из более чем 20 000 генов, и у каждого несколько тысяч из них несут мутации. Учёные ещё не знают, что происходит при изменении большинства человеческих генов, а значит, не могут делать прогнозы о здоровье на основе последовательности генома. На практике для большинства распространённых заболеваний остаётся неизвестным, какие гены важны. Следовательно, учёный не может сказать, разовьётся ли у человека заболевание, основываясь на его последовательности ДНК.

Чтобы решить эту проблему и оценить, возможно ли делать полезные прогнозы о биологии индивидов, испанские исследователи провели тесты на почкующихся дрожжах (Saccharomyces cerevisiae) — виде, широко используемом в качестве модельного организма.

"Ключевой момент в том, что на модельном организме мы можем проверить, насколько хороши наши прогнозы. У нас гораздо лучшее представление о генах, важных для каждого процесса, поэтому мы можем реально проверить, можем ли мы делать полезные прогнозы о биологии индивидов, например, о том, как они отреагируют на лекарство", — говорит один из авторов исследования Бен Ленер из Центра геномной регуляции (CRG) в Барселоне. — "На дрожжах мы можем делать прогнозы, а затем с помощью множества быстрых и дешёвых экспериментов проверять, верны ли они. Это очень важно — иметь возможность экспериментально проверить, насколько хорошо работают методы прогнозирования".

Команда оценила прогнозы относительно фенотипов 19 разновидностей дрожжей. Первой задачей было определить, какие из примерно 3 000 мутировавших генов в каждом организме действительно изменены. Затем нужно было предсказать, будет ли каждая особь аномальной для конкретного фенотипа, например, роста в другой среде.

Результаты показывают, что для таких прогнозов необходимы как минимум два условия:

1. Хорошие знания о том, какие гены важны для фенотипа.
2. Эксперименты на индивидах в контролируемых условиях для оценки точности прогнозов.

Поскольку в случае человека это остаётся сложным из-за множества переменных и того, что большинство генов, влияющих на фенотипы и болезни, не идентифицированы, команда подчёркивает важность дальнейших исследований на простых модельных организмах, таких как почкующиеся дрожжи.

"Самое важное — иметь полное представление о генах, важных для конкретного фенотипа. Невозможно точно предсказать, если мы знаем только часть важных генов", — говорит другой автор, Роб Джелиер (CRG). — "Однако мы обнаружили, что когда наше понимание функции генов хорошее, довольно точные прогнозы можно делать с помощью удивительно простой генетической модели. Это даёт некоторую надежду на будущее персонализированной и предиктивной медицины для людей".