Las mutaciones en la DNA de los “desperdicios” pueden causar el autismo, demostraciones del estudio

Las técnicas Leveraging de la inteligencia artificial, investigadores han demostrado que las mutaciones en la supuesta DNA de los “desperdicios” pueden causar autismo. El estudio, publicado el 27 de mayo en genética de la naturaleza, es el primer para conectar funcionalmente tales mutaciones a la condición neurodevelopmental.

La investigación fue llevada por Olga Troyanskaya en colaboración con Roberto Darnell. Troyanskaya es vicedirector para la genómica en el centro del instituto de la plancha para la biología de cómputo (CCB) en New York City y un profesor de informática en la Universidad de Princeton. Darnell es el profesor de Roberto y de Harriet Heilbrunn de la biología del cáncer en la universidad de Rockefeller y un investigador en el Howard Hughes Medical Institute.

Sus personas utilizaron el aprendizaje de máquina analizar los genomas enteros de 1.790 individuos con autismo y sus padres y hermanos inafectados. Estos individuos no tenían ningún antecedente familiar del autismo, significando que la causa genética de su condición era probablemente mutaciones espontáneas bastante que mutaciones heredadas.

El análisis predijo las ramificaciones de mutaciones genéticas en las partes del genoma que no codifican las proteínas, regiones mischaracterized a menudo como DNA de los “desperdicios”. El número de casos del autismo conectados a las mutaciones noncoding era comparable al número de casos conectados a las mutaciones de la proteína-codificación que incapacitan la función del gen.

Las implicaciones del trabajo extienden más allá de autismo, Troyanskaya dice. “Ésta es la primera demostración sin obstrucción de las mutaciones no-heredadas, noncoding que causan cualquier enfermedad o desorden humana compleja.”

Los científicos pueden aplicar las mismas técnicas usadas en el nuevo estudio para explorar las mutaciones noncoding del papel juegan en enfermedades tales como cáncer y la enfermedad cardíaca, dice al co-autor Jian Zhou del estudio de CCB y de Princeton. “Esto habilita una nueva perspectiva en la causa no apenas del autismo, pero muchas enfermedades humanas.”

El solamente 1 a 2 por ciento del genoma humano se compone de los genes que codifican las heliografías para hacer las proteínas. Esas proteínas realizan tareas en nuestras carrocerías, tales como niveles de azúcar de sangre de regulación, las infecciones que luchan y las comunicaciones del envío entre las células. El otro 98 por ciento de nuestro genoma no es peso muerto genético, aunque. Las regiones noncoding ayudan a regular cuando y donde los genes hacen las proteínas.

Las mutaciones en regiones de la proteína-codificación explican a lo más el 30 por ciento de cajas del autismo en individuos sin antecedentes familiares del autismo. Las pruebas sugirieron que eso autismo-causar mutaciones deba suceso a otra parte en el genoma también.

La destapadura que las mutaciones noncoding pueden causar de autismo es difícil. Un único individuo puede tener docenas de mutaciones noncoding, más cuyo sea único al individuo. Esto hace la aproximación tradicional de determinar mutaciones comunes entre poblaciones afectadas no viable.

Troyanskaya y sus colegas tomaron una nueva aproximación. Entrenaron a un modelo del aprendizaje de máquina para predecir cómo una serie dada afectaría a la expresión génica.

Esto es un movimiento en el pensamiento en estudios genéticos de que estamos introduciendo con este análisis. Además de los científicos que estudian mutaciones genéticas compartidas a través de grupos grandes de individuos, aquí estamos aplicando un equipo de las herramientas elegantes, sofisticadas que nos informan qué cualquier mutación específica va a hacer, incluso los que sean raros o nunca observada antes.”

Chandra Theesfeld, científico de la investigación en el laboratorio de Troyanskaya en Princeton

Los investigadores estudiaron la base genética del autismo aplicando el modelo del aprendizaje de máquina a un tesoro de los datos genéticos llamados la colección del simplex de Simons. El asiento de Simons, la organización matriz del instituto de la plancha, producidos y mantiene el depósito. La colección a una cara de Simons contiene los genomas enteros de casi 2.000" los cuartetos compuestos de un niño con autismo, un hermano inafectado y sus padres inafectados.

Estos foursomes no tenían ningún antecedente familiar anterior del autismo, significando que las mutaciones no-heredadas eran probablemente responsables de la condición del niño afectado. (Tales mutaciones ocurren espontáneamente en células de la esperma y de huevo así como en embriones.)

Los investigadores utilizaron su modelo para predecir el impacto de mutaciones no-heredadas, noncoding en cada niño con autismo. Entonces compararon esas predicciones con los efectos lo mismo, cabo unmutated en el hermano inafectado del niño.

“El diseño de la colección a una cara de Simons es lo que no prohibida nos para hacer este estudio,” dice a Zhou. “Los hermanos inafectados son un mando incorporado.”

Las mutaciones de Noncoding en muchos de los niños con autismo alteraron la regla del gen, el análisis sugerido. Por otra parte, los resultados sugirieron que las mutaciones afectaran a la expresión génica en el cerebro y los genes conectaron ya al autismo, tal como ésos responsables de la migración y del revelado de la neurona. “Esto es constante con cómo el autismo manifiesta muy probablemente en el cerebro,” dice el parque de Christopher del co-autor del estudio, científico de la investigación en CCB. “No es apenas el número de mutaciones que ocurren, pero están ocurriendo qué clase de mutaciones.”

Los investigadores probaron los efectos de algunas de las mutaciones noncoding en experimentos del laboratorio. Insertaron predijeron las mutaciones de alto impacto encontradas en niños con autismo en las células y observaron los cambios resultantes en la expresión génica. Estos cambios afirmaron las predicciones del modelo.

Troyanskaya dice que ella y sus colegas continuarán el perfeccionar y el desplegar de su método. Final, ella espera que el trabajo perfeccione cómo los datos genéticos se utilizan para diagnosticar y tratar enfermedades y desordenes.

Ahora, el 98 por ciento del genoma se está lanzando generalmente de distancia. Nuestro trabajo permite que usted piense en lo que podemos hacer con el 98 por ciento.”

Olga Troyanskaya

Fuente:

Asiento de Simons

Referencia del gorrón:

Troyanskaya, 2019) análisis de profundo-aprendizaje del Entero-genoma del O. y otros (determina la contribución de mutaciones noncoding al riesgo del autismo. Genética de la naturaleza. doi.org/10.1038/s41588-019-0420-0.