Ученые нашли способ заглянуть в самую суть наших генов, чтобы разгадать тайны болезней сердца и сосудов. Генетические подсказки о таких недугах часто скрыты, и разобраться, какой именно ген виноват и что в нем пошло не так, — все равно что искать иголку в стоге сена.

Команда исследователей из Университета Кейс Вестерн Резерв сосредоточилась на ключевых показателях здоровья: уровне холестерина и сахара в крови, маркерах воспаления. Они создали особый компьютерный метод, который точнее определяет виновные гены и конкретные изменения в ДНК. Эта разработка открывает путь к тому, чтобы врачи могли обнаруживать кардиометаболические заболевания гораздо раньше и действовать на опережение.

Подробности опубликованы в издании Nature Communications.

Нам удалось выявить новые гены, которые прежде ускользали от внимания ученых, и это серьезно расширяет наше понимание генетических корней болезней, — рассказывает ведущий автор работы Сяофэн Чжу, профессор кафедры популяционных и количественных медицинских наук.

Они не стали проводить новые дорогостоящие эксперименты, а взяли за основу уже существующие масштабные генетические исследования (GWAS). Эти исследования сканируют всю ДНК человека и находят общие участки, связанные с риском развития болезни. Но проблема в том, что эти участки — лишь приблизительные адреса. Гены в них тесно переплетены, как провода в старом телефонном кабеле, и влияют друг на друга сложными способами: один может «включать» или „выключать“ другой, даже находясь от него далеко.

Чтобы решить эту головоломку, ученые разработали вычислительный инструмент TGVIS. Он действует как умный детектив, который не просто находит район, где скрывается преступник, а вычисляет конкретный дом, квартиру и даже имя. Для этого метод объединяет данные генетических исследований с другой ценной информацией: например, как гены работают в 31 типе тканей человеческого тела — от печени до сердечной мышцы. С помощью сложных математических расчетов программа просеивает горы данных и выдает самый вероятный список «подозреваемых» — генов и их опасных изменений.

Применив свой метод к 45 признакам, связанным с сердцем и метаболизмом, ученые не только подтвердили известные риски, но и нашли новые. Хотя инструмент был опробован на кардиометаболических заболеваниях, его логику можно применить для изучения чего угодно — от рака груди до болезни Альцгеймера. Как говорит профессор Чжу:

Теперь мы можем определять, какие гены изучать в первую очередь. Это делает исследования более эффективными и целенаправленными и ускоряет путь к новым открытиям и лекарствам.

Реальная польза этого исследования лежит в плоскости персонализированной и предиктивной медицины. Врачи получат не просто список абстрактных генетических рисков, а конкретный, выверенный алгоритм для ранней диагностики. Представьте, что при стандартном медосмотре, на основе анализа ДНК, можно будет с высокой долей вероятности сказать: «У вас повышенный риск развития диабета 2-го типа из-за вот этой конкретной мутации в гене X, и он уже начинает влиять на метаболизм глюкозы». Это позволит не ждать первых симптомов, а действовать проактивно: назначить персональную диету, режим физических нагрузок или превентивную терапию.

Для фармакологии это тоже прорыв: зная точную мишень, можно разрабатывать более эффективные и узконаправленные лекарства, а не действовать методом «попробуем это и посмотрим, поможет ли».

Основное замечание касается перехода от вычислений к клинической практике. Метод TGVIS блестяще работает на уровне данных и статистических моделей, но биологический механизм влияния выявленных новых генов на развитие болезни еще требует прямого экспериментального подтверждения в лаборатории (in vitro и in vivo).

Высокая вычислительная точность не всегда на 100% гарантирует биологическую релевантность. Кроме того, инструмент опирается на существующие базы данных GWAS, которые, в свою очередь, имеют свой перекос — в них представлены геномы европейского происхождения. Это может ограничивать применимость результатов для других популяций и требует валидации на более разнообразных наборах данных.

Ранее ученые открыли ключевые гены, связанные с повреждением ДНК и болезнями.