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发现与疾病有关的组织特异性基因表达

2001年完整的人类基因组测序是一项了不起的成就。研究人员第一次可以分析一个普通人的共识序列,描述许多使我们发现的基因。这种共识的差异被认为是造成人类变异的万神殿,使我们每个人都独一无二,从我们的眼睛或头发的颜色,到我们的身高和形状,甚至是我们发展各种疾病的可能性。

但是,究竟解释这些差异究竟是哪一个以及如何带来了这些结果是困难的,特别是当遗传差异不在基因的编码区发生时,而是在周围的控制其表达的调控区时更是如此。

此外,一些基因仅在特定组织类型中表达,而不在其他基因中表达,使得它们难以研究。

2010年,来自全国各地的科学家聚集在美国国立卫生研究院的催促下,更好地了解个体DNA序列的变异是如何影响特定基因在整个身体组织中如何以及何时表达的。被称为基因型 - 组织表达(GTEx)项目的协作努力旨在从最基本的层面上学习个体差异的原因和原因。研究人员认为,这些知识可能会改变我们对疾病的理解,并最终改变医学的实践方式。

斯坦福大学医学院病理学和遗传学助理教授斯蒂芬·蒙哥马利博士说:“多年以来,我们已经知道某些遗传变异会增加各种疾病的风险,但是直到现在我们还没有知道这些变体在哪些组织中发挥了它们的作用。由于基因在人体多种组织中的表达或活性水平不同,我们现在已经能够确定变异体在哪里发挥作用,并将这种变异与复杂的人类特征和疾病联系起来。

测试
金比利
该项目得到了国家卫生研究院共同基金的支持,旨在解决任何一个研究机构范围以外的具有挑战性的,高度重视的生物医学问题,但如果解决了这一问题,将有利于整个领域的研究人员。过去7年来,来自全国30个机构和世界各地的研究人员作为GTEx联盟的一部分进行了合作。

GTEx项目的高潮在10月12日发表在“ 自然”,“ 自然遗传学与基因组研究”上的一系列论文中有所描述。这些论文展示了个体基因组序列中的小变化如何控制44种不同人体组织中的基因表达水平。斯坦福研究人员 - 包括蒙哥马利; 遗传学教授Michael Snyder博士; 遗传学助理教授Jin Billy Li博士是八篇论文中的四篇的高级或共同作者,还有约翰霍普金斯大学,宾夕法尼亚大学,普林斯顿大学,芝加哥大学和麻省理工学院博士学院的研究人员。

超越排序

GTEx研究人员将来自449名尸体供体的7,000多个样品的遗传变异与44种组织(包括脑,肌肉,肝脏和血液)中的基因表达水平相关联。他们发现,大多数基因在个体组织中的表达水平不同,并且表达水平受到每个个体基因组序列中特定变体的影响。

蒙哥马利股在芯GTEx纸高级著作权性质,其 相关性遗传变异体与组织特异性基因表达的作用,与来自约翰霍普金斯大学,宾夕法尼亚和普林斯顿3名其他研究人员。他是另一篇自然论文的共同资深作者,研究罕见遗传变异的影响,这些遗传变异在传统基因研究中很难研究。该研究显示,在特定组织中显示异常高或异常低水平基因表达的近90%的个体在受影响的基因附近具有罕见的变体。

Li是“ 自然”杂志第三篇论文的资深作者,他们   调查RNA编辑(一种修改基因组编码核苷酸的机制,从而产生重要的细胞功能)在组织和物种(包括小鼠,人类和其他灵长类动物)中是如何变化的。

Li说:“我们了解到RNA编辑是组织特异性和发育阶段特异性的,并且是动态调节的,但是它的模式在一个物种的所有组织中比在一个种类的组织中更相似。这是最全面的组织和物种RNA编辑地图集,将为许多研究人员提供了宝贵的资源。我们的分析已经导致对RNA编辑动态调控的意外的,新颖的见解。“

加强GTEx项目

最后,Snyder和Montgomery与Broad Center和芝加哥大学的研究人员共同撰写了Nature Genetics的一篇论文的共同资深作者,该论文宣布成立NIH共同基金的一个新项目,名为“增强GTEx项目”。这项工作将努力将GTEx的发现与其他组织特异性分子数据(包括DNA甲基化模式,蛋白质表达水平和端粒长度)联系起来。

斯奈德说:“这些研究将使我们能够了解以前从未达到过的水平之间的差异。” “这些差异表现为分子特征,最终使我们能够更好地治疗许多人类疾病。”

蒙哥马利是斯坦福生物X和斯坦福儿童健康研究所的成员。斯奈德是斯坦福大学遗传学系主任,并指导斯坦福基因组学和个性化医学中心。他是Bio-X,斯坦福儿童健康研究所,斯坦福心血管研究所,  斯坦福癌症研究所和斯坦福大学神经科学研究所的成员。Li是Bio-X和心血管,癌症和神经科学研究所的成员。

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