研究显示“垃圾”DNA中的突变可能导致自闭症
研究人员利用人工智能技术证明,所谓的“垃圾”DNA突变可导致自闭症。该研究于5月27日在Nature Genetics上发表,是第一个将此类突变与神经发育状况联系起来的研究。
该研究由Olga Troyanskaya与Robert Darnell合作领导。Troyanskaya是纽约市Flatiron研究所计算生物学中心(CCB)的基因组学副主任,也是普林斯顿大学的计算机科学教授。Darnell是洛克菲勒大学的Robert和Harriet Heilbrunn癌症生物学教授,也是Howard Hughes医学研究所的研究员。
他们的团队使用机器学习来分析1,790名自闭症患者及其未受影响的父母和兄弟姐妹的全基因组。这些人没有自闭症的家族史,这意味着他们病情的遗传原因可能是自发突变而不是遗传突变。
该分析预测了基因组部分中不编码蛋白质的遗传突变的分枝,这些区域经常被误认为是“垃圾”DNA。与非编码突变相关的自闭症病例的数量与禁用基因功能的蛋白质编码突变相关的病例数相当。
Troyanskaya说,这项工作的意义超越了自闭症。“这是第一次明确证实非遗传性非编码突变导致任何复杂的人类疾病或病症。”
研究报告的共同作者,CCB和普林斯顿的Jian Zhou说,科学家可以应用新研究中使用的相同技术来探索非编码突变在癌症和心脏病等疾病中的作用。“这使人们对不仅是自闭症,而且还有许多人类疾病的原因有了新的认识。”
只有1%到2%的人类基因组由编码制造蛋白质蓝图的基因组成。这些蛋白质在我们的身体中执行任务,例如调节血糖水平,对抗感染和在细胞之间发送通信。然而,我们基因组的另外98%不是基因死重。非编码区有助于调节基因何时何地产生蛋白质。
在没有自闭症家族史的个体中,蛋白质编码区域的突变占自闭症病例的最多30%。证据表明,引起自闭症的突变也必须发生在基因组的其他地方。
揭示哪些非编码突变可能导致自闭症是棘手的。单个个体可能具有数十个非编码突变,其中大多数是个体独有的。这使得识别受影响人群中常见突变的传统方法无法实现。
Troyanskaya和她的同事采取了新的方法。他们训练机器学习模型来预测给定序列如何影响基因表达。
这是对我们在此分析中引入的基因研究的思考转变。除了研究大群个体共享基因突变的科学家之外,我们在这里应用了一套智能,复杂的工具,告诉我们任何特定的突变将会发生什么,甚至是那些罕见或以前从未观察到的突变。
Chandra Theesfeld,普林斯顿Troyanskaya实验室的研究科学家
这些四人组既往没有自闭症的家族史,这意味着非遗传性突变可能是受影响儿童病情的原因。(这种突变在精子和卵细胞以及胚胎中自发发生。)研究人员通过将机器学习模型应用于称为Simons Simplex Collection的遗传数据宝库来研究自闭症的遗传基础。Flatiron Institute的母公司Simons Foundation制作并维护了存储库。Simons Simplex Collection包含由自闭症儿童,未受影响的兄弟姐妹及其未受影响的父母组成的近2,000个“四重奏”的全基因组。
研究人员使用他们的模型预测每个自闭症儿童的非遗传性非编码突变的影响。然后,他们将这些预测与孩子未受影响的兄弟姐妹中相同的,未突变的链的影响进行了比较。
“Simons Simplex Collection的设计使我们能够进行这项研究,”周说。“未受影响的兄弟姐妹是一个内置的控制。”
分析显示,许多自闭症儿童的非编码突变改变了基因调控。此外,结果表明突变影响了大脑中的基因表达和已经与自闭症相关的基因,例如那些负责神经元迁移和发育的基因。“这与自闭症最有可能在大脑中的表现形成一致,”该研究的共同作者,CCB研究科学家Christopher Park说。“这不仅仅是突变发生的数量,而是发生了什么样的突变。”
研究人员在实验室实验中测试了一些非编码突变的影响。他们将自闭症儿童中发现的预测高影响突变插入到细胞中,并观察到基因表达的变化。这些变化肯定了模型的预测。
Troyanskaya说她和她的同事将继续改进和扩展他们的方法。最终,她希望这项工作能够改善遗传数据如何用于诊断和治疗疾病和疾病。
现在,98%的基因组通常被扔掉了。我们的工作可以让你思考98%我们能做些什么。“
Olga Troyanskaya
推荐内容
-
儿童失眠的治疗方法
-2022年4月17日发(作者:痤疮囊肿)儿童失眠的治疗方法儿童失眠是一种比较常见的现象,孩子常熬夜、哭闹无法入睡,这会导致儿童第二天精神萎
-
新生儿重症高胆红素血症换血治疗国内近况
-2022年4月18日发(作者:病毒性口腔疱疹)堕 童 CHINESE COMMUN1 Tg 新生儿重症高胆红素血症换血治疗国内近况 或新生
-
通常男人小腹左侧疼痛是怎么回事?
-2022年4月16日发(作者:白芷的美容功效)如对您有帮助,可购买打赏,谢谢通常男人小腹左侧疼痛是怎么回事?导语:腹痛这种小事其实很多的男
-
方剂学课本趣味方歌速记口诀
-2022年4月18日发(作者:北京大学人民医院)第一章解表剂一、辛温解表剂。1、麻黄汤――麻子炒杏仁――(麻黄,桂枝,炙甘草,杏仁)。2、桂
-
月经期里话
-2022年4月24日发(作者:海军总医院生殖中心)龙源期刊网月经期里话作者:高复翼来源:《祝您健康》1986年第03期如果认为月经只是的周期性出
-
8月14日湖北荆门疫情最新数据公布 湖北昨日新增本土病例3+1例
温馨提示:尚未接种新冠病毒疫苗的群众(有接种禁忌症除外),请尽快持本人身份证到附近的接种点完成疫苗接种。继续加强个人防护意识,养...
-
2020高考成绩开始放榜 支付宝可查询高考分数
2020高考成绩开始放榜 全国大部分地区的2020年高考结束,与此同时,多地公布了高考分数查询时间,今天一则2020高考成绩开始放榜的消息登上
-
常程道歉是怎么回事 常程为什么要道歉
今天,一则常程道歉的相关话题引起了网友的关注,具体是怎么回事,常程为什么要道歉,想必大家也是比较好奇的吗,下面小编就带大家一起...
-
兰州交通大学研究生在校内被刺死 兰州交大杀人事件真相结果始末
兰州交通大学坐落在甘肃省省会兰州,是中国国家铁路集团有限公司、国家铁路局与甘肃省人民政府省部共建高校,教育部卓越工程师教育培养...
-
基因突变导致17岁女孩患上3种不同肿瘤
据媒体报道,8月11日,江苏省淮安市一名17岁女孩在高考前被确诊为卵巢恶性肿瘤。她2岁和16岁时还分别患有肾肿瘤和甲状腺良性肿瘤。经过基因