As mutações no ADN da “sucata” podem causar o autismo, mostras do estudo

As técnicas Leveraging da inteligência artificial, pesquisadores demonstraram que as mutações em ADN assim chamado da “sucata” podem causar o autismo. O estudo, publicado o 27 de maio na genética da natureza, é o primeiro para ligar funcional tais mutações à condição neurodevelopmental.

A pesquisa foi conduzida por Olga Troyanskaya em colaboração com Robert Darnell. Troyanskaya é director-adjunto para a genómica no centro do instituto do ferro de passar roupa para a biologia computacional (CCB) em New York City e em um professor da informática na Universidade de Princeton. Darnell é o professor de Robert e de Harriet Heilbrunn da biologia do cancro na universidade de Rockefeller e em um investigador no Howard Hughes Medical Institute.

Sua equipe usou a aprendizagem de máquina analisar os genomas inteiros de 1.790 indivíduos com autismo e seus pais e irmãos não afectados. Estes indivíduos não tiveram nenhum antecedente familiar do autismo, significando que a causa genética de sua condição era provavelmente mutações espontâneas um pouco do que mutações herdadas.

A análise previu as ramificação de mutações genéticas nas partes do genoma que não codificam proteínas, regiões mischaracterized frequentemente como o ADN da “sucata”. O número de casos do autismo ligados às mutações noncoding era comparável ao número de casos ligados às mutações da proteína-codificação que desabilitam a função do gene.

As implicações do trabalho estendem além do autismo, Troyanskaya diz. “Esta é a primeira demonstração clara das mutações não-herdadas, noncoding que causam toda a doença ou desordem humana complexa.”

Os cientistas podem aplicar as mesmas técnicas usadas no estudo novo para explorar as mutações noncoding do papel jogam nas doenças tais como o cancro e a doença cardíaca, diz o co-autor Jian Zhou do estudo de CCB e de Princeton. “Isto permite uma nova perspectiva na causa não apenas do autismo, mas muitas doenças humanas.”

Os somente 1 a 2 por cento do genoma humano são compo dos genes que codificam os modelos para fazer proteínas. Aquelas proteínas realizam tarefas durante todo nossos corpos, tais como níveis de regulamento do açúcar no sangue, infecções de combate e comunicações da emissão entre pilhas. Outro 98 por cento de nosso genoma não estão a um peso inoperante genético, embora. As regiões noncoding ajudam a regular quando e onde os genes fazem proteínas.

As mutações em regiões da proteína-codificação esclarecem no máximo 30 por cento de caixas do autismo nos indivíduos sem uns antecedentes familiares do autismo. A evidência sugeriu que aquela autismo-causar mutações devesse acontecer em outra parte no genoma também.

Descobrir que as mutações noncoding podem causar o autismo é complicada. Um único indivíduo pode ter dúzias de mutações noncoding, mais de que seja original ao indivíduo. Isto faz a aproximação tradicional de identificar mutações comuns entre populações afetadas nonviable.

Troyanskaya e seus colegas tomaram uma aproximação nova. Treinaram um modelo da aprendizagem de máquina para prever como uma seqüência dada afectaria a expressão genética.

Esta é uma SHIFT em pensar sobre estudos genéticos que nós estamos introduzindo com esta análise. Além do que os cientistas que estudam mutações genéticas compartilhadas através dos grandes grupos de indivíduos, aqui nós estamos aplicando um grupo de ferramentas espertas, sofisticadas que nos dizem o que toda a mutação específica está indo fazer, mesmo aqueles que são raros ou nunca observados antes.”

Chandra Theesfeld, um cientista da pesquisa no laboratório de Troyanskaya em Princeton

Os pesquisadores estudaram a base genética do autismo aplicando o modelo da aprendizagem de máquina a um tesouro achado dos dados genéticos chamados a coleção da palavra simples de Simons. A fundação de Simons, a organização de pai do instituto do ferro de passar roupa, produzidas e mantêm o repositório. A coleção simples de Simons contem os genomas inteiros de quase 2.000" os quartetos compo de uma criança com o autismo, um irmão não afectado e seus pais não afectados.

Estes foursomes não tiveram nenhum antecedente familiar precedente do autismo, significando que as mutações não-herdadas eram provavelmente responsáveis para a condição da criança afetada. (Tais mutações ocorrem espontâneamente em pilhas do esperma e de ovo assim como nos embriões.)

Os pesquisadores usaram seu modelo para prever o impacto de mutações não-herdadas, noncoding em cada criança com autismo. Compararam então aquelas previsões com os efeitos do mesmos, costa unmutated no irmão não afectado da criança.

“O projecto da coleção simples de Simons é que permitido nos para fazer este estudo,” diz Zhou. “Os irmãos não afectados são um controle incorporado.”

As mutações de Noncoding em muitas das crianças com autismo alteraram o regulamento do gene, a análise sugerida. Além disso, os resultados sugeriram que as mutações afectassem a expressão genética no cérebro e os genes já ligassem ao autismo, tal como aqueles responsáveis para a migração e a revelação do neurônio. “Isto é consistente com como o autismo manifesta muito provavelmente no cérebro,” diz o parque de Christopher do co-autor do estudo, um cientista da pesquisa em CCB. “Não é apenas o número de mutações que ocorrem, mas que tipo das mutações está ocorrendo.”

Os pesquisadores testaram os efeitos de algumas das mutações noncoding em experiências do laboratório. Introduziram previram as mutações de alto impacto encontradas nas crianças com autismo em pilhas e observaram as mudanças resultantes na expressão genética. Estas mudanças afirmaram as previsões do modelo.

Troyanskaya diz que e seus colegas continuarão a melhorar e expandir seu método. Finalmente, espera que o trabalho melhorará como os dados genéticos são usados diagnosticando e tratando doenças e desordens.

Agora, 98 por cento do genoma estão sendo jogados geralmente afastado. Nosso trabalho permite que você pense sobre o que nós podemos fazer com os 98 por cento.”

Olga Troyanskaya

Source:

Fundação de Simons

Referência do jornal:

Troyanskaya, análises deaprendizagem do Inteiro-genoma do O. e outros (2019) identifica a contribuição de mutações noncoding ao risco do autismo. Genética da natureza. doi.org/10.1038/s41588-019-0420-0.