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# Sciences de la santé# Médecine génétique et génomique

Nouvelles techniques révèlent des liens génétiques avec des traits

Des chercheurs découvrent de nouveaux liens génétiques avec la taille et certaines maladies grâce à des méthodes avancées.

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Les Études d'association à l'échelle du génome (GWAS) servent à dénicher des différences génétiques associées à certains traits. Ces traits peuvent être des trucs comme la taille d'une personne ou si elle a des maladies cardiaques. D'autres traits peuvent impliquer des changements biologiques plus complexes, comme le comportement d'une partie spécifique de l'ADN ou l'activité d'un gène. Cependant, beaucoup d'études GWAS rencontrent des défis. Par exemple, si une maladie est rare, il peut être difficile de trouver suffisamment de gens à étudier.

Nouvelles Méthodes en Recherche Génétique

Récemment, des chercheurs ont commencé à utiliser des programmes informatiques avancés, appelés réseaux de neurones convolutifs graphiques, dans divers domaines. Un usage courant est dans les systèmes de recommandation, qui suggèrent des produits en fonction de ce que quelqu’un a déjà acheté. Par exemple, si quelqu'un achète souvent des livres de cuisine, le système pourrait lui proposer d'autres livres de cuisine qui pourraient lui plaire. Ces systèmes fonctionnent en créant une représentation détaillée des objets basée sur le comportement de nombreux utilisateurs.

Cet article parle de comment des techniques similaires peuvent être appliquées à la génétique. En utilisant des données provenant de précédentes GWAS, les chercheurs peuvent identifier de nouveaux liens génétiques avec des maladies basés sur des connaissances déjà existantes.

L'Approche

Les chercheurs pensaient que si deux emplacements génétiques sont associés au même trait biologique, alors ils pourraient aussi être liés à d'autres traits. En utilisant un programme spécial, ils ont pris des infos existantes sur des Changements génétiques liés à des Traits biologiques et les ont combinées avec des infos sur des maladies.

Étapes pour Valider le Processus

D'abord, les chercheurs ont montré que leur méthode prédisait efficacement les connexions entre changements génétiques et traits biologiques. Ils ont fait ça en trois étapes :

  1. Ils ont prouvé que le modèle pouvait prédire quand certains changements génétiques étaient liés au comportement de l'ADN.
  2. Ils ont confirmé que cela pouvait aussi s'appliquer à la façon dont les gènes produisent de l'ARN, ce qui est crucial pour fabriquer des protéines.
  3. Ils ont analysé l'importance de certains changements génétiques dans un réseau d'infos génétiques et ont trouvé des liens avec des associations de maladies.

Trouver de Nouveaux Liens Génétiques avec la Taille

Une fois qu'ils ont établi la crédibilité de leur approche, ils ont cherché de nouveaux emplacements génétiques liés à la taille. Parmi les 26 nouveaux emplacements découverts, 88 % ont été confirmés par des tests supplémentaires. En comparaison, 91 % des liens génomiques connus et significatifs avec la taille ont aussi été confirmés dans une autre étude.

Examen des Maladies Auto-Déclarées

Les chercheurs ont élargi leur analyse pour inclure 64 maladies auto-déclarées dans une grande base de données de santé. Ils ont trouvé au moins un nouveau emplacement génétique lié à presque deux tiers des maladies étudiées. Dans l'ensemble, ils ont trouvé un nombre significatif de nouvelles associations génétiques qui n'étaient pas identifiées auparavant, suggérant que leur méthode pourrait améliorer la découverte des liens génétiques avec les maladies.

Importance des Connexions Génétiques

Les chercheurs ont utilisé leur modèle pour examiner l'importance de différents emplacements génétiques par rapport aux maladies. Ils ont mesuré cette importance avec une méthode qui regarde à quel point un changement génétique est bien connecté dans le réseau génétique plus large. Ils ont comparé les changements génétiques liés aux maladies avec un groupe de changements génétiques similaires et ont trouvé des différences significatives.

Ça montre que certains changements génétiques pourraient avoir plus d'influence par rapport à une maladie que d'autres. Ça a des implications importantes pour comprendre les liens génétiques avec les maladies et pourrait aider à trouver de nouvelles manières de les traiter ou de les prévenir.

Améliorer les Études Existantes

Après avoir confirmé que leur modèle pouvait mener à des résultats significatifs, les chercheurs l'ont utilisé pour chercher de nouvelles associations génétiques avec la taille et diverses maladies. Ils ont créé une carte de la façon dont les changements génétiques interagissent entre eux et ont utilisé cette connaissance pour identifier des emplacements génétiques supplémentaires associés à chaque trait.

Résultats de l'Étude sur la Taille

Dans leur étude sur la taille, ils ont identifié 107 nouveaux emplacements génétiques. Ils ont ensuite vérifié si ces emplacements étaient soutenus par des études précédentes en répliquant leurs résultats. Ils ont réussi à reproduire les découvertes pour presque tous les nouveaux emplacements génétiques, indiquant que leur approche est fiable.

Résultats de l'Analyse des Maladies

Lors de l'évaluation des 64 maladies auto-déclarées, les chercheurs ont découvert 143 nouvelles associations qui n'avaient pas été observées dans des études antérieures. Cela représente une amélioration significative par rapport à un échantillonnage aléatoire des données génétiques, prouvant que leur modèle est efficace pour identifier de nouveaux liens génétiques avec des maladies.

Preuves à l'Appui

Après avoir identifié ces nouvelles associations génétiques, les chercheurs ont essayé de valider leurs découvertes en examinant un autre grand ensemble de données de santé. Ils ont constaté que certaines de leurs nouvelles associations étaient significatives dans cet ensemble de données externe également. Ça appuie l'idée que leur approche peut révéler des infos précieuses sur les liens génétiques avec les maladies.

Conclusion

Alors que les études cherchant des liens génétiques avec des maladies continuent de croître, les défis associés augmentent aussi. Les méthodes discutées dans cet article offrent une nouvelle direction prometteuse pour la recherche. En combinant des techniques computationnelles avancées avec des données génétiques existantes, les chercheurs peuvent mieux découvrir les connexions génétiques avec les maladies. Ça pourrait potentiellement mener à de meilleures options de traitement et à une compréhension plus grande du rôle de la génétique dans la santé.

Pour résumer, cette nouvelle méthode montre un grand potentiel pour améliorer le domaine de la génétique et pourrait jouer un rôle clé dans les recherches futures. L'importance de ces découvertes est qu'elles aident à ouvrir la voie vers une meilleure compréhension des bases génétiques des traits complexes et des maladies, menant potentiellement à des percées en science médicale et en santé publique.

Source originale

Titre: Leveraging molecular-QTL co-association to predict novel disease-associated genetic loci using a graph convolutional neural network

Résumé: Genome-wide association studies (GWAS) have successfully uncovered numerous associations between genetic variants and disease traits to date. Yet, identifying significantly associated loci remains a considerable challenge due to the concomitant multiple-testing burden of performing such analyses genome-wide. Here, we leverage the genetic associations of molecular traits - DNA CpG-site methylation status and RNA expression - to mitigate this problem. We encode their co-association across the genome using PinSage, a graph convolutional neural network-based recommender system previously deployed at Pinterest. We demonstrate, using this framework, that a model trained only on methylation quantitative trait locus (QTL) data could recapitulate over half (554,209/1,021,052) of possible SNP-RNA associations identified in a large expression QTL meta-analysis. Taking advantage of a recent saturated map of height associations, we then show that height-associated loci predicted by a model trained on molecular-QTL data replicated comparably, following Bonferroni correction, to those that were genome-wide significant in UK Biobank (88% compared to 91%). On a set of 64 disease outcomes in UK Biobank, the same model identified 143 independent novel disease associations, with at least one additional association for 64% (41/64) of the disease outcomes examined. Excluding associations involving the MHC region, we achieve a total uplift of over 8% (128/1,548). We successfully replicated 38% (39/103) of the novel disease associations in an independent sample, with suggestive evidence for six additional associations from GWAS Catalog. Replicated associations included for instance that between rs10774625 (nearest gene: SH2B3/ATXN2) and coeliac disease, and that between rs12350420 (nearest gene: MVB12B) and glaucoma. For many GWAS, attaining such an enhancement by simply increasing sample size may be prohibitively expensive, or impossible depending on disease prevalence.

Auteurs: Andrew David Bretherick, J. Ng-Kee-Kwong

Dernière mise à jour: 2024-03-05 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.03.04.24303678

Source PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.03.04.24303678.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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