Le mutazioni in DNA “del ciarpame„ possono causare l'autismo, manifestazioni di studio

Facendo leva le tecniche di intelligenza artificiale, i ricercatori hanno dimostrato che le mutazioni in cosiddetto DNA “del ciarpame„ possono causare l'autismo. Lo studio, pubblicato il 27 maggio nella genetica della natura, è il primo per collegare dal punto di vista funzionale tali mutazioni allo stato neurodevelopmental.

La ricerca piombo da Olga Troyanskaya in collaborazione con Robert Darnell. Troyanskaya è vice direttore per genomica al centro dell'istituto di ferro da stiro per biologia di calcolo (CCB) in New York e ad un professore dell'informatica alla Princeton University. Darnell è il professore di Harriet e di Robert Heilbrunn di biologia del Cancro alla Rockefeller University e ad un ricercatore al Howard Hughes Medical Institute.

Il loro gruppo ha usato l'apprendimento automatico per analizzare gli interi genoma di 1.790 persone con autismo ed i loro genitori e fratelli germani inalterati. Queste persone non hanno avute storia della famiglia di autismo, significante che la causa genetica del loro stato era probabilmente mutazioni spontanee piuttosto di quanto le mutazioni ereditate.

L'analisi ha predetto le ramificazioni delle mutazioni genetiche nelle parti del genoma che non codificano le proteine, regioni mischaracterized spesso come DNA “del ciarpame„. Il numero dei casi di autismo collegati alle mutazioni noncoding era comparabile al numero dei casi collegati alle mutazioni di proteina-codifica che rendono non valida la funzione del gene.

Le implicazioni del lavoro estendono oltre autismo, Troyanskaya dice. “Questa è la prima chiara dimostrazione delle mutazioni non ereditate e noncoding che causano tutta la malattia o disordine umana complessa.„

Gli scienziati possono applicare le stesse tecniche utilizzate nel nuovo studio per esplorare le mutazioni noncoding di ruolo giocano nelle malattie quale cancro e la malattia di cuore, dice il co-author Jian Zhou di studio di CCB e di Princeton. “Questo permette ad una nuova prospettiva sulla causa non appena di autismo, ma a molte malattie umane.„

I soltanto 1 - 2 per cento del genoma umano si compongono dei geni che codificano le cianografie per la fabbricazione delle proteine. Quelle proteine assolvono le mansioni in tutto i nostri organismi, quali le glicemie di regolamentazione, infezioni combattenti e comunicazioni di invio fra le celle. Gli altro 98 per cento del nostro genoma non sono peso a vuoto genetico, comunque. Le regioni noncoding contribuiscono a regolamentare quando e dove i geni fanno le proteine.

Le mutazioni nelle regioni di proteina-codifica rappresentano al massimo 30 per cento delle casse di autismo in persone senza una storia della famiglia di autismo. La prova ha suggerito che quello autismo-causare le mutazioni dovesse accadere altrove nel genoma pure.

Scoprire che le mutazioni noncoding possono causare l'autismo è complesso. Una singola persona può avere dozzine di mutazioni noncoding, la maggior parte di cui saranno uniche alla persona. Ciò rende l'approccio tradizionale dell'identificazione delle mutazioni comuni fra le popolazioni commoventi non vitale.

Troyanskaya ed i suoi colleghi hanno adottato un nuovo approccio. Hanno preparato un modello di apprendimento automatico per predire come una sequenza data avrebbe pregiudicato l'espressione genica.

Ciò è una variazione nel pensiero agli studi genetici che stiamo presentando con questa analisi. Oltre agli scienziati che studiano le mutazioni genetiche comuni attraverso i grandi gruppi di persone, qui stiamo applicando un insieme degli strumenti astuti e specializzati che ci dicono che cosa tutta la mutazione specifica sta andando fare, anche quelli che sono rari o non osservati mai prima.„

Chandra Theesfeld, un ricercatore nel laboratorio di Troyanskaya a Princeton

I ricercatori hanno studiato la base genetica di autismo applicando il modello di apprendimento automatico ad un tesoro trovato di tesoro dei dati genetici chiamati la raccolta di simplex di Simons. Le fondamenta di Simons, l'organizzazione madre dell'istituto di ferro da stiro, prodotte e mantengono la repository. La raccolta semplice di Simons contiene gli interi genoma di quasi 2.000" quartetti composti di un bambino con autismo, un fratello germano inalterato ed i loro genitori inalterati.

Questi foursomes non hanno avuti storia della famiglia precedente di autismo, significante che le mutazioni non ereditate erano probabilmente responsabili dello stato del bambino commovente. (Tali mutazioni si presentano spontaneamente in celle dell'uovo e dello sperma come pure in embrioni.)

I ricercatori hanno usato il loro modello per predire l'impatto delle mutazioni non ereditate e noncoding in ogni bambino con autismo. Poi hanno paragonato quelle previsioni agli effetti degli stessi, filo unmutated nel fratello germano inalterato del bambino.

“La progettazione della raccolta semplice di Simons è che cosa conceduto noi per fare questo studio,„ dice Zhou. “I fratelli germani inalterati sono un controllo incorporato.„

Le mutazioni di Noncoding in molti dei bambini con autismo hanno alterato il regolamento del gene, l'analisi suggerita. Inoltre, i risultati hanno indicato che le mutazioni hanno pregiudicato l'espressione genica nel cervello ed i geni già si sono collegati ad autismo, come quelli responsabili di migrazione e dello sviluppo del neurone. “Questo è coerente con come l'autismo molto probabilmente si manifesta nel cervello,„ dice la sosta di Christopher del co-author di studio, un ricercatore a CCB. “Non è appena il numero delle mutazioni che accadono, ma che genere di mutazioni sta accadendo.„

I ricercatori hanno verificato gli effetti di alcune delle mutazioni noncoding negli esperimenti del laboratorio. Hanno inserito hanno predetto le mutazioni ad alto impatto trovate in bambini con autismo nelle celle ed hanno osservato i cambiamenti risultanti nell'espressione genica. Questi cambiamenti hanno affermato le previsioni del modello.

Troyanskaya dice che lei ed i suoi colleghi continueranno a migliorare ed ampliare il loro metodo. Infine, spera che il lavoro migliori come i dati genetici sono usati per la diagnostica ed il trattamento le malattie e dei disordini.

Ora, 98 per cento del genoma stanno gettandi solitamente via. Il nostro lavoro permette che pensiate a cui possiamo fare con i 98 per cento.„

Olga Troyanskaya

Sorgente:

Fondamenta di Simons

Riferimento del giornale:

Troyanskaya, le 2019) analisi d'apprendimento del Intero-genoma del O. et al. (identifica il contributo delle mutazioni noncoding al rischio di autismo. La genetica della natura. doi.org/10.1038/s41588-019-0420-0.