Инклюзивный инструмент Giraffe улучшает представление генетического разнообразия в исследованиях
Учёные разработали мощный и инклюзивный инструмент для геномных исследований, который улучшит разработку более точных методов лечения многих заболеваний за счёт лучшего представления генетического разнообразия людей по всему миру.
Новый инструмент позволит исследователям сравнивать естественные вариации в наших генах с геномными последовательностями, собранными от разнообразной группы людей. До сих пор учёные сравнивали эти вариации с «референсным геномом», в основном секвенированным от нескольких добровольцев (~70% от одного человека), живших недалеко от лабораторий, участвовавших в проекте «Геном человека» почти 20 лет назад. Это представляло геномы небольшого числа людей из небольшого числа стран.
Новый программный инструмент под названием «Giraffe» позволяет использовать гораздо более разнообразную и инклюзивную точку отсчёта. Вместо того чтобы полагаться на один референсный геном, Giraffe использует «пангеном», который включает информацию о геномных последовательностях людей со всего мира. Это даст учёным гораздо более глобальную перспективу и поможет понять, почему болезни часто поражают определённые группы непропорционально сильно.
«Основное преимущество Giraffe в том, что он позволяет быстро и точно сравнивать короткие чтения последовательностей человеческого генома с пангеномом, что необходимо для широкого использования референсных графов, снижающих смещение в референсном геноме человека», — сказал исследователь Стивен С. Рич, доктор философии, из Центра геномики общественного здоровья Медицинской школы Университета Вирджинии. — «Поскольку текущие усилия в геномике направлены на переход от европеоидной базы к глобальному представлению, Giraffe может лучше определять генетические вариации в небелых популяциях и, как следствие, оказать серьёзное влияние на прецизионную медицину и понимание генетического риска заболеваний».
Взгляд с высоты жирафа
Рич и Аакрош Ратан, доктор философии, из Университета Вирджинии, входили в команду учёных, разработавших новый инструмент в рамках программы Trans-Omics for Precision Medicine (TOPMed), поддерживаемой Национальным институтом сердца, лёгких и крови Национальных институтов здравоохранения США.
Giraffe упростит для учёных понимание генетических вариаций в разных популяциях. Вместо единственного референсного генома по умолчанию точкой сравнения становятся данные более чем 5000 человек из разных слоёв общества. Это поможет учёным лучше выявлять важные закономерности в глобальной популяции, приближающейся к 8 миллиардам. Это также уменьшит непреднамеренные смещения в геномных данных, широко используемых врачами и учёными.
Giraffe окажется особенно полезным при изучении более крупных и сложных участков нашего генетического кода. Он значительно упростит для учёных сравнение этих крупных «структурных вариантов». Это поможет понять их функцию и роль в развитии заболеваний, что в конечном итоге будет способствовать разработке новых методов лечения.
«Giraffe оказал большое влияние на обнаружение структурных вариантов — крупных и сложных областей в геноме человека, которые не могли быть разрешены с помощью стандартного короткочитаемого секвенирования», — сказал Ратан. — «Это критически важно, поскольку было показано, что структурные вариации важны для риска аутизма и других нейропсихиатрических расстройств, а также многих видов рака. Giraffe особенно полезен для обнаружения структурных вариаций в различных этнических группах».
Рич добавил, что существует много других преимуществ: «Было показано, что Giraffe уменьшает смещение, увеличивает скорость анализа и улучшает обнаружение крупных блоков вариаций в геноме человека среди разнообразных популяций. Этот единый программный инструмент повышает инклюзивность и, надеемся, сокращает неравенство в здоровье в геномных исследованиях, позволяя использовать более глобальный пангеномный референс».
Исследователи описали Giraffe в научном журнале Science.