Обнаружены редкие мутации, повышающие риск развития распространённых заболеваний
23 июня 2023
Новое исследование с применением искусственного интеллекта показало, что редкие высокопенетрантные мутации могут повышать риск развития распространённых заболеваний в десять раз по сравнению с часто встречающимися вариантами тех же генов. Почти каждый из полумиллиона обследованных был носителем по крайней мере одной редкой мутации, связанной с каким-либо распространённым заболеванием, например, болезнью Альцгеймера, остеопорозом, дислипидемией, патологиями сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. По мнению учёных, секвенирование генома условно здоровых людей может иметь большую прогностическую ценность. Результаты данного исследования опубликованы в журнале Science.
«Мы обнаружили, что 97% условно здоровых людей в общей популяции являются носителями высокопенентрантных вариантов, ассоциированных с развитием различных заболеваний. Ранее считалось, что секвенирование генома необходимо при подозрении на редкое наследственное или онкологическое заболевание, однако оказалось, что у каждого человека могут быть мутации, которые влияют на развитие распространённых заболеваний, и для принятия превентивных мер об этом необходимо информировать врачей и пациентов», – пояснил Кайл Кай-Хау Фарх (Kyle Kai-How Farh), PhD, старший научный сотрудник лаборатории компании Illumina, разработавшей алгоритм искусственного интеллекта для исследования.
В исследовании применялся алгоритм глубокого обучения PrimateAI-3D, похожий на лингвистическую модель ChatGPT, но вместо словесных конструкций использовались последовательности генома. Трёхмерная сверхточная нейронная сеть была обучена на генетических вариантах, выявленных в результате секвенирования 809 особей 233 видов приматов из 16 семейств, что охватывает более 86% родов. Учёные предположили, что, поскольку виды тесно связаны, варианты, которые остались в геноме приматов в результате естественного отбора, вряд ли будут являться патогенными для людей.
Исследователи сравнили полученные данные с человеческим геномом. С помощью алгоритма PrimateAI-3D был произведён анализ патогенности редких вариантов для 45 712 геномов, предоставленных Британским биобанком (UK Biobank), который содержит подробную медицинскую и генетическую информацию более полумиллиона человек. Затем учёные исследовали экзонные (влияющие на синтез белка) участки генов, связанных с 90 распространёнными заболеваниями и их клиническими признаками. Применение нового алгоритма, учитывающего миссенс-мутации, позволило выявить на 73% больше значимых генотип-фенотипических ассоциаций.
Учёные пришли к выводу, что распространённые и редкие мутации являются взаимодополняющими при прогнозировании риска развития заболеваний. Часто встречающиеся варианты характеризуют общепопуляционное бремя заболеваемости, а редкие позволяют выявлять отдельных лиц с наибольшим риском развития конкретного заболевания.
«Анализ влияния редких мутаций на распространённые заболевания необходим для развития превентивной медицины и выявления новых лекарственных мишеней. Мы достигли значительных успехов в прогнозировании генетического риска. Важно, что почти все люди являются носителями по крайней мере одного редкого варианта для исследованных нами фенотипов, это подтверждает необходимость секвенирования генома каждого человека», – отмечают авторы.
Компания Illumina заявляет, что со следующим выпуском продуктов Connected Software алгоритм PrimateAI-3D будет доступен для специалистов в области геномики.
Источник: https://www.insideprecisionmedicine.com/topics/precision-medicine-topic/rare-mutations-confer-risk-o...
«Мы обнаружили, что 97% условно здоровых людей в общей популяции являются носителями высокопенентрантных вариантов, ассоциированных с развитием различных заболеваний. Ранее считалось, что секвенирование генома необходимо при подозрении на редкое наследственное или онкологическое заболевание, однако оказалось, что у каждого человека могут быть мутации, которые влияют на развитие распространённых заболеваний, и для принятия превентивных мер об этом необходимо информировать врачей и пациентов», – пояснил Кайл Кай-Хау Фарх (Kyle Kai-How Farh), PhD, старший научный сотрудник лаборатории компании Illumina, разработавшей алгоритм искусственного интеллекта для исследования.
В исследовании применялся алгоритм глубокого обучения PrimateAI-3D, похожий на лингвистическую модель ChatGPT, но вместо словесных конструкций использовались последовательности генома. Трёхмерная сверхточная нейронная сеть была обучена на генетических вариантах, выявленных в результате секвенирования 809 особей 233 видов приматов из 16 семейств, что охватывает более 86% родов. Учёные предположили, что, поскольку виды тесно связаны, варианты, которые остались в геноме приматов в результате естественного отбора, вряд ли будут являться патогенными для людей.
Исследователи сравнили полученные данные с человеческим геномом. С помощью алгоритма PrimateAI-3D был произведён анализ патогенности редких вариантов для 45 712 геномов, предоставленных Британским биобанком (UK Biobank), который содержит подробную медицинскую и генетическую информацию более полумиллиона человек. Затем учёные исследовали экзонные (влияющие на синтез белка) участки генов, связанных с 90 распространёнными заболеваниями и их клиническими признаками. Применение нового алгоритма, учитывающего миссенс-мутации, позволило выявить на 73% больше значимых генотип-фенотипических ассоциаций.
Учёные пришли к выводу, что распространённые и редкие мутации являются взаимодополняющими при прогнозировании риска развития заболеваний. Часто встречающиеся варианты характеризуют общепопуляционное бремя заболеваемости, а редкие позволяют выявлять отдельных лиц с наибольшим риском развития конкретного заболевания.
«Анализ влияния редких мутаций на распространённые заболевания необходим для развития превентивной медицины и выявления новых лекарственных мишеней. Мы достигли значительных успехов в прогнозировании генетического риска. Важно, что почти все люди являются носителями по крайней мере одного редкого варианта для исследованных нами фенотипов, это подтверждает необходимость секвенирования генома каждого человека», – отмечают авторы.
Компания Illumina заявляет, что со следующим выпуском продуктов Connected Software алгоритм PrimateAI-3D будет доступен для специалистов в области геномики.
Источник: https://www.insideprecisionmedicine.com/topics/precision-medicine-topic/rare-mutations-confer-risk-o...
Спасибо за подписку!
