Duduk di ruang ujian dokter saya, saya terkejut ketika dia mengatakan kepada saya: “Genetika benar -benar tidak masalah bagi penyakit kronis.” Sebaliknya, dia melanjutkan, “Gaya hidup seseorang, apa yang mereka makan dan seberapa banyak mereka berolahraga, menentukan apakah mereka memiliki penyakit jantung.”
Sebagai peneliti itu Mempelajari genetika penyakitSaya tidak sepenuhnya tidak setuju – Faktor gaya hidup Mainkan peran penting dalam menentukan siapa yang menerima penyakit dan siapa yang tidak. Tetapi mereka jauh dari sejarah. Dari ilmuwan Temuk genom manusia Pada tahun 2003, para peneliti telah belajar bahwa genetika juga memainkan peran penting dalam risiko penyakit seseorang.
Mempelajari fokus Estimasi warisan penyakit – Artinya, berapa banyak perbedaan genetik yang menjelaskan perbedaan risiko penyakit – umumnya mengaitkan sebagian kecil dari variasi penyakit genetika. Mutasi di seluruh genom tampaknya berperan dalam penyakit seperti Diabetes tipe 2Yaitu 17% warisanDan skizofreniaYaitu 80% warisan. Berbeda dengan penyakit seperti Tay-Sachs salah satu Fibrosis kistikdi mana mutasi pada satu gen menyebabkan penyakit, Penyakit kronis cenderung poligenikyang berarti bahwa mereka dipengaruhi oleh banyak mutasi pada banyak gen di seluruh genom.
Setiap penyakit kompleks memiliki faktor risiko genetik dan lingkungan. Sebagian besar peneliti mempelajari faktor -faktor ini secara terpisah karena tantangan teknis dan kurangnya set data yang besar dan seragam. Meskipun beberapa telah merancang teknik untuk mengatasi tantangan ini, mereka belum diterapkan pada serangkaian integral penyakit dan pameran lingkungan.
Dalam penelitian kami yang baru -baru ini diterbitkan, kolega saya Harga Alkes Saya juga Alat yang dikembangkan untuk memanfaatkan set data terbaru mengukur efek sendi Faktor risiko genetik dan lingkungan memiliki penyakit yang mendasari penyakit ini.
Aspirin, genetika dan kanker usus besar
Untuk menggambarkan efek interaksi gen-lingkungan pada penyakit, pertimbangkan contoh penggunaan aspirin dan kanker usus besar.
Pada tahun 2001, para peneliti di Pusat Penelitian Kanker Fred Hutchinson sedang mempelajari bagaimana cara Mengambil aspirin secara teratur Risiko kanker usus menurun. Mereka bertanya -tanya apakah mutasi genetik yang menurunkan kecepatan kecepatan tubuh memecahkan aspirin, yang berarti bahwa kadar aspirin dalam tubuh akan tetap tinggi lebih lama, dapat meningkatkan efek perlindungan obat kanker usus besar. Mereka benar: Hanya pasien dengan metabolisme aspirin yang lambat yang mengalami penurunan risiko kanker usus besar, yang menunjukkan bahwa efektivitas obat dapat bergantung pada genetika seseorang.
Ini menimbulkan pertanyaan tentang bagaimana genetika dan berbeda Kombinasi pameran lingkunganSebagai obat -obatan, yang diminum pasien, dapat mempengaruhi risiko penyakit seseorang dan seberapa efektif itu akan menjadi pengobatan bagi mereka. Berapa banyak kasus variasi genetik secara langsung mempengaruhi efektivitas obat?
Interaksi gen-lingkungan kanker usus besar dan aspirin tidak biasa. Ini menyiratkan mutasi di satu lokasi dalam genom yang memiliki efek besar pada risiko kanker usus besar. 25 tahun terakhir genetika manusia telah menunjukkan kepada para peneliti bahwa jenis ini Mutasi efek besar jarang terjadi.
Misalnya, analisis menemukan bahwa efek medium dari varian genetik tingginya Hanya 0,14 milimeter. Di sisi lain, umumnya ada ratusan variasi yang memiliki efek kecil tetapi kumulatif pada risiko penyakit seseorang, yang membuat mereka sulit ditemukan.
Bagaimana para peneliti dapat mendeteksi interaksi genetik-lingkungan kecil ini dalam ratusan poin dalam genom?
Interaksi genetik poligenik
Kami mulai mencari kasus di mana varian genetik di seluruh genom menunjukkan efek yang berbeda dalam biologi seseorang di lingkungan yang berbeda. Alih -alih mencoba mendeteksi efek kecil dari masing -masing varian genetik pada saat yang sama, Menambahkan data di seluruh genom Untuk mengubah efek individu kecil ini menjadi efek besar pada seluruh genom.
Menggunakan data dari Biobanco dari Inggris – Basis data besar yang berisi data genetik dan kesehatan sekitar 500.000 orang. Kami memperkirakan pengaruh jutaan varian genetik dalam 33 fitur dan penyakit kompleks, seperti tinggi dan asma. Kami mengelompokkan orang berdasarkan pameran lingkungan seperti polusi udaraMerokok dan pola makanan. Akhirnya, kami mengembangkan bukti statistik untuk mempelajari bagaimana efek genetika pada risiko penyakit dan tingkat biomarker Bervariasi dengan pameran ini.
Kami menemukan tiga jenis interaksi genetik-lingkungan.
Pertama, kami temukan 19 pasang fitur kompleks dan pameran lingkungan yang dipengaruhi oleh varian genetik di seluruh genom. Sebagai contoh, efek genetika pada sel darah putih dalam tubuh berbeda antara perokok dan non -persmer. Ketika kita membandingkan efek mutasi genetik antara kedua kelompok, kekuatan interaksi gen-lingkungan menunjukkan bahwa merokok mengubah cara genetika mempengaruhi jumlah sel darah putih.
Kedua, kami mencari kasus di mana heritabilitas suatu sifat bervariasi sesuai dengan lingkungan. Dengan kata lain, alih -alih beberapa varian genetik yang memiliki efek berbeda di lingkungan yang berbeda, semuanya menjadi lebih kuat di beberapa lingkungan. Sebagai contoh, kami menemukan bahwa heritabilitas indeks massa tubuh, hubungan antara berat badan dengan tinggi, meningkat sebesar 5% untuk orang yang paling aktif. Ini berarti bahwa genetika memainkan peran yang lebih penting dalam BMI yang lebih aktif. Kami menemukan 28 Pasangan sifat-lingkungan seperti ituTermasuk kadar kolesterol HDL dan konsumsi alkohol, serta neurotisme dan insomnia yang diinformasikan sendiri.
Ketiga, kami mencari jenis interaksi gen-lingkungan yang disebut Amplifikasi proporsional atau bersama. Di sini, efek genetik tumbuh dengan paparan lingkungan yang lebih besar dan sebaliknya. Ini menghasilkan keseimbangan efek genetik dan lingkungan yang relatif sama dalam suatu fitur. Misalnya, sebagai waktu yang mendapat informasi sendiri dalam menonton televisi, varian genetik dan lingkungan meningkat untuk hubungan pinggang seseorang. Ini mungkin mencerminkan pengaruh perilaku lain yang terkait dengan waktu yang didedikasikan untuk menonton televisi, seperti penurunan latihan fisik. Kami menemukan 15 dari pasangan sifat-lingkungan seperti itutermasuk kapasitas paru -paru dan merokok, dan kadar glukosa dan konsumsi alkohol.
Kami juga mencari kasus di mana seks biologis, bukan pameran lingkungan, mempengaruhi interaksi gen. Karya sebelumnya telah menunjukkan bukti tentang ini gen demi seks interaksiDan kami menemukan contoh tambahan dari efek seks biologis dalam tiga jenis interaksi genetik-lingkungan. Sebagai contoh, kami menemukan bahwa neurotisme memiliki efek genetik yang bervariasi antara jenis kelamin.
Akhirnya, kami juga menemukan bahwa beberapa jenis interaksi genetik-lingkungan dapat mempengaruhi sifat yang sama. Sebagai contoh, efek genetika pada tekanan darah sistolik bervariasi menurut jenis kelamin, yang menunjukkan bahwa beberapa varian genetik memiliki efek yang berbeda pada pria dan wanita.
Model baru gen genetik
Bagaimana kita memahami berbagai jenis interaksi genetik-lingkungan ini? Kami berpendapat bahwa mereka dapat membantu para peneliti lebih memahami mekanisme biologis yang mendasari yang mengarah pada risiko genetik dan lingkungan terhadap penyakit ini, dan bagaimana variasi genetik mengarah pada perbedaan dalam risiko penyakit di antara orang -orang.
Gen yang terkait dengan fungsi yang sama bekerja bersama dalam a Unit disebut rute. Sebagai contoh, kita dapat mengatakan bahwa gen yang terlibat dalam pembuatan hemo, komponen sel darah merah yang mengangkut oksigen, secara kolektif merupakan bagian dari Cara sintesis hemo. Jumlah yang dihasilkan dari hemo yang bersirkulasi dalam tubuh mempengaruhi proses biologis lainnya, termasuk yang dapat mengarah pada pengembangan anemia dan kanker. Model kami menunjukkan bahwa pameran lingkungan memodifikasi berbagai bagian jalur ini, yang dapat menjelaskan mengapa kami melihat berbagai jenis interaksi genetik-lingkungan.
Di masa depan, temuan ini dapat menyebabkan perawatan yang lebih personal sesuai dengan genom seseorang. Sebagai contoh, dokter suatu hari nanti bisa tahu jika seseorang lebih cenderung mengurangi risiko penyakit jantung dengan minum obat untuk menurunkan berat badan atau berolahraga.
Hasil kami menunjukkan bagaimana mempelajari interaksi genetik-lingkungan dapat memberi tahu para peneliti tidak hanya tentang apa faktor genetik dan lingkungan meningkatkan risiko penyakit, tetapi juga apa yang salah dalam tubuh di mana.
Artikel yang diedit ini adalah Republik Percakapan Di bawah lisensi Creative Commons. Baca Artikel asli.
