Исследователи проанализировали изображения и геномные данные из британского биобанка , чтобы получить представление о редких заболеваниях человеческого глаза. К ним относятся дистрофии сетчатки — группа наследственных заболеваний, поражающих сетчатку, — которые также являются основной причиной подтверждения слепоты у взрослых трудоспособного возраста.
Сетчатка находится в задней части глаза. Это многослойная ткань, которая получает свет и преобразует его в сигнал, который может быть интерпретирован мозгом. Каждый слой сетчатки состоит из разных типов клеток, которые играют уникальную роль в этом процессе преобразования света.
В этом исследовании, опубликованном в журнале PLOS Genetics, исследователи сосредоточились на фоторецепторных клетках (PRC), которые обнаруживают свет и находятся в сетчатке. Эти клетки можно визуализировать неинвазивно с помощью оптической когерентной томографии (ОКТ) — услуги, которая в настоящее время широко предлагается во многих оптиках. Используя данные изображений ОКТ и геномные данные, хранящиеся в британском биобанке, исследователи смогли провести крупнейшее полногеномное исследование ассоциаций PRC.
Редкие дистрофии сетчатки
Редкие заболевания сетчатки часто вызываются наследственными мутациями в генах, экспрессируемых PRC. Эти мутации заставляют сетчатку функционировать неправильно, что приводит к ухудшению зрения или даже к слепоте. Хотя эти отдельные заболевания встречаются редко, вместе они являются основной причиной слепоты у взрослых трудоспособного возраста.
«У нас был доступ к связанным изображениям и данным о генотипе в масштабе, которого не было в исследованиях такого рода», — сказала Ханна Каррант, бывший доктор философии. студент Европейского института биоинформатики EMBL (EMBL-EBI) и научный сотрудник Центра белковых исследований (CPR) Фонда Ново Нордиск Копенгагенского университета. «Доступ к этому огромному количеству данных имел решающее значение для исследования и позволил нам определить генетические связи с редкими дистрофиями сетчатки. Эта работа определила новые направления для исследований и породила новые вопросы о редких дистрофиях сетчатки».
Связывание генотипа и фенотипа
ОКТ позволяет получать изображения с высоким разрешением , которые можно использовать для идентификации различных слоев и структур сетчатки. Эти изображения обычно используются в клинике для диагностики заболеваний глаз. Для этого исследования исследователи использовали изображения ОКТ и соответствующую геномную и медицинскую информацию более чем 30 000 участников, хранящуюся в британском биобанке.
«Британский биобанк — это богатый и бесценный ресурс, обладающий огромным потенциалом для геномной медицины», — сказал Эван Бирни, заместитель генерального директора Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL). «Существует так много потенциала, который только и ждет, чтобы быть высвобожденным из данных, хранящихся там, что позволяет нам понять биологию человека и то, как и когда что-то идет не так при болезни».
Вождение геномной медицины
Исследователи провели полногеномные ассоциативные исследования (GWAS) данных британского биобанка, чтобы найти генетические вариации, связанные с различиями в толщине слоев PRC. Это привело их к выявлению геномных вариаций, связанных с толщиной одного или нескольких слоев PRC, включая те, которые ранее были связаны с известными заболеваниями глаз. Вновь идентифицированные геномные ассоциации сохраняются, и к ним можно получить открытый доступ через каталог GWAS .
Было известно, что некоторые из этих генетических вариантов связаны с заболеваниями глаз, но, что удивительно, ряд относительно распространенных генетических вариантов был близок к генам, которые, как известно, вызывают редкие генетические заболевания глаз при нарушении. В одном случае исследователи смогли изучить, как комбинации распространенных вариантов рядом с генами, которые, как известно, участвуют в редких заболеваниях глаз, изменяют структуру сетчатки. Это дает больше уверенности при изучении конкретных коллекций редких заболеваний, чтобы увидеть, как эти конкретные распространенные варианты могут повлиять на заболевание.
«Систематический биоинформационный анализ крупномасштабных когорт данных участников определяет будущее геномной медицины», — сказал Омар Мару, профессор нейронауки сетчатки в Университетском колледже Лондона и консультант-офтальмолог в глазной больнице Мурфилдс. «Наличие доступа к этим данным и возможность установления связи между фенотипами заболеваний и генетическими вариациями откроет много новых возможностей для современной диагностики и лечения заболеваний».
