Naukowcy ujawniają nowe spostrzeżenia na temat rzadkich chorób oczu

Naukowcy z EMBL-EBI zagłębiają się w dane brytyjskich biobanków, aby odkryć nowe informacje na temat rzadkich chorób oczu.

Naukowcy kompleksowo przeanalizowali obrazy i dane genomiczne z brytyjskiego Biobanku, aby lepiej zrozumieć rzadkie choroby oczu. Wśród tych chorób jest dystrofia siatkówki, która jest zbiorczym określeniem chorób genetycznych wpływających na siatkówkę, które są główną przyczyną ślepoty wśród dorosłych w wieku produkcyjnym.

Siatkówka znajduje się w tylnej części oka i jest złożoną tkanką złożoną z wielu warstw. Działa poprzez odbieranie światła i przekształcanie go w sygnał zrozumiały dla mózgu. Każda z warstw siatkówki składa się z różnych typów komórek, z których każda odgrywa inną rolę w konwersji światła.

Do tego badanie opublikowane w czasopiśmie PLOS GenetykaNaukowcy skupili się na komórkach fotoreceptorowych (PRC), które są komórkami wykrywającymi światło znajdującymi się w siatkówce. Komórki te można obrazować nieinwazyjnie za pomocą optycznej tomografii koherentnej (OCT), usługi powszechnie oferowanej obecnie przez wielu optometrystów. Korzystając z danych obrazowych OCT i danych genetycznych przechowywanych w brytyjskim biobanku, naukowcy byli w stanie stworzyć największe badanie asocjacyjne obejmujące cały genom ChRL.

Rzadki zanik siatkówki

Rzadkie choroby siatkówki są często spowodowane dziedzicznymi mutacjami w genach wyrażanych przez CSC. Mutacje te powodują nieprawidłowe funkcjonowanie siatkówki, co skutkuje słabym wzrokiem, a nawet ślepotą. Choć rzadkie, te pojedyncze choroby są wspólnie główną przyczyną ślepoty u osób dorosłych w wieku produkcyjnym.

„Mieliśmy dostęp do sparowanych obrazów i danych dotyczących struktury genetycznej na skalę niespotykaną w badaniach tego typu” – powiedziała Hannah Courant, była doktorantka. Student Europejskiego Instytutu Bioinformatyki EMBL (EMBL-EBI) i stażysta podoktorancki w Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research (CPR) na Uniwersytecie Kopenhaskim. „Dostęp do tak dużej ilości danych miał kluczowe znaczenie dla badania i umożliwił nam zidentyfikowanie powiązań genetycznych z rzadkim zanikiem siatkówki. Praca ta wskazała nowe kierunki badań i wygenerowała nowe pytania dotyczące rzadkiego zaniku siatkówki”.

Połącz genotyp i fenotyp

OCT tworzy obrazy o wysokiej rozdzielczości, które można wykorzystać do identyfikacji różnych warstw i struktur w siatkówce. Obrazy te są powszechnie używane w klinice do diagnozowania chorób oczu. W tym badaniu naukowcy wykorzystali obrazy OCT i odpowiadające im informacje genetyczne i medyczne od ponad 30 000 uczestników przechowywanych w brytyjskim Biobanku.

„Brytyjski Biobank jest bogatym i nieocenionym zasobem o ogromnym potencjale umożliwiającym medycynę genomową” — powiedział Ewan Birney, zastępca dyrektora generalnego Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL). „Istnieje duży potencjał, który czeka na uwolnienie z przechowywanych tam danych, co pozwoli nam zrozumieć biologię człowieka oraz to, jak i kiedy choroba idzie źle”.

Kierownictwo medycyny genomowej

Naukowcy przeprowadzili badania asocjacyjne całego genomu (GWAS) na danych brytyjskich biobanków, aby szukać różnic genetycznych związanych z różnicami w grubości warstw ChRL. To doprowadziło ich do zidentyfikowania zmienności genetycznych związanych z grubością jednej lub więcej warstw PRC, w tym tych, które wcześniej wiązały się ze znanymi chorobami oczu. Nowo zidentyfikowane powiązania genomowe są przechowywane i dostępne w katalogu GWAS.

Wiadomo było, że niektóre z tych wariantów genetycznych są związane z chorobami oczu, ale co zaskakujące, wiele stosunkowo powszechnych wariantów genetycznych było zbliżonych do genów, o których wiadomo, że powodują genetyczne choroby oczu, gdy działają nieprawidłowo. W jednym przypadku naukowcom udało się zbadać, w jaki sposób skupiska powszechnych wariantów w pobliżu genów, o których wiadomo, że biorą udział w rzadkich chorobach oczu, zmieniają strukturę siatkówki. Daje to większą pewność, gdy patrzy się na określone grupy rzadkich chorób, aby zobaczyć, jak te określone powszechne warianty mogą wpływać na chorobę.

„Systematyczna analiza bioinformatyki kohort danych uczestników na dużą skalę napędza przyszłość medycyny genomowej” – powiedział Omar Mahro, profesor neuronauki siatkówki na University College London i konsultant okulista w Moorfields Eye Hospital. „Dostęp do tych danych i możliwość ustalenia powiązań między fenotypami choroby a zmiennością genetyczną otworzy wiele nowych możliwości diagnozowania chorób i nowatorskich terapii”.

Odniesienie: „Analiza na poziomie subkomórkowym wspólnej różnorodności genetycznej w warstwie fotoreceptorów identyfikuje ciągłość między rzadkimi chorobami a powszechnymi odmianami” Hannah Courant, Thomas W. Fitzgerald, Praveen J. Patel i Anthony P. Khawaja, UK Eye and Vision Biobank Consortium Andrew R. Webster i Omar A. Mahru i Ewan Birney, 27 lutego 2023 r., Dostępne tutaj. PLOS Genetyka.
DOI: 10.1371/journal.pgen.1010587

Badanie zostało sfinansowane przez Wellcome Trust