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# Ciências da saúde# Medicina genetica e genomica

Novas técnicas revelam ligações genéticas a traços

Pesquisadores descobrem novas ligações genéticas com altura e doenças usando métodos avançados.

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Índice

Estudos de associação genômica (GWAS) são usados pra encontrar diferenças genéticas ligadas a certas características. Essas características podem ser coisas como a altura de alguém ou se a pessoa tem doenças cardíacas. Outras características envolvem mudanças biológicas mais complexas, como o comportamento de uma parte específica do DNA ou quão ativo um gene é. Mas, muitos estudos GWAS enfrentam desafios. Por exemplo, se uma doença é rara, pode ser difícil encontrar pessoas suficientes pra estudar.

Novos Métodos na Pesquisa Genética

Recentemente, os pesquisadores começaram a usar programas de computador avançados, chamados redes neurais convolucionais em gráfico, em diversas áreas. Um uso comum é em sistemas de recomendação, que sugerem produtos com base no que alguém comprou antes. Por exemplo, se alguém compra muito livros sobre culinária, o sistema pode sugerir outros livros de culinária que essa pessoa pode gostar. Esses sistemas funcionam criando uma representação detalhada dos itens com base no comportamento de muitos usuários.

Esse artigo discute como técnicas parecidas podem ser aplicadas à genética. Usando dados de GWAS anteriores, os pesquisadores conseguem identificar novas ligações genéticas a doenças com base no conhecimento que já existe.

A Abordagem

Os pesquisadores acreditavam que se duas localizações genéticas estão ligadas à mesma característica biológica, então elas também poderiam estar ligadas a outras características. Usando um programa especial, eles pegaram informações existentes sobre Mudanças Genéticas relacionadas a Características Biológicas e combinaram isso com informações sobre doenças.

Passos pra Validar o Processo

Primeiro, os pesquisadores mostraram que o método deles conseguia prever conexões entre mudanças genéticas e características biológicas. Eles fizeram isso em três etapas:

  1. Provaram que o modelo podia prever quando certas mudanças genéticas estavam ligadas ao comportamento do DNA.
  2. Confirmaram que isso também podia ser aplicado à maneira como os genes produzem RNA, que é crucial pra fazer proteínas.
  3. Analisaram quão importantes certas mudanças genéticas são dentro de uma rede de informações genéticas e acharam ligações com associações de doenças.

Encontrando Novas Ligações Genéticas com a Altura

Depois de estabelecer a credibilidade da abordagem, eles partiram pra encontrar novas localizações genéticas relacionadas à altura. Entre as 26 novas localizações que descobriram, 88% foram confirmadas em testes posteriores. Comparando, 91% das ligações genômicas já conhecidas relacionadas à altura também foram confirmadas em outro estudo.

Analisando Doenças Autodeclaradas

Os pesquisadores expandiram a análise pra incluir 64 doenças diferentes autodeclaradas em um grande banco de dados de saúde. Eles encontraram pelo menos uma nova localização genética relacionada a quase dois terços das doenças estudadas. No geral, acharam um número significativo de novas associações genéticas que não tinham sido identificadas antes, sugerindo que o método deles pode melhorar a descoberta de laços genéticos com doenças.

Importância das Conexões Genéticas

Os pesquisadores usaram o modelo deles pra examinar quão importantes são diferentes localizações genéticas em relação a doenças. Eles mediram essa importância com um método que analisa quão bem conectado uma mudança genética está dentro da rede genética mais ampla. Compararam as mudanças genéticas ligadas a doenças com um grupo de mudanças genéticas semelhantes e encontraram diferenças significativas.

Isso indica que algumas mudanças genéticas podem ser mais influentes em relação a doenças do que outras. Isso tem implicações importantes pra entender laços genéticos com doenças e pode ajudar a encontrar novas maneiras de tratar ou prevenir essas condições.

Melhorando Estudos Existentes

Depois de confirmar que o modelo deles poderia levar a resultados significativos, os pesquisadores usaram ele pra buscar novas associações genéticas relacionadas à altura e várias doenças. Criaram um mapa de como as mudanças genéticas interagem entre si e usaram esse conhecimento pra identificar mais localizações genéticas associadas a cada característica.

Resultados do Estudo sobre Altura

No estudo sobre altura, eles identificaram 107 novas localizações genéticas. Depois, checaram se essas localizações foram apoiadas em estudos anteriores, replicando os resultados. Eles conseguiram replicar os achados pra quase todas as novas localizações genéticas, indicando que a abordagem deles é confiável.

Resultados da Análise de Doenças

Ao avaliar as 64 doenças autodeclaradas, os pesquisadores descobriram 143 novas associações que não tinham sido vistas em estudos anteriores. Isso representa uma melhoria significativa em comparação com amostras aleatórias de dados genéticos, demonstrando que o modelo deles é eficaz em identificar novos laços genéticos com doenças.

Evidências de Apoio

Depois de identificar essas novas associações genéticas, os pesquisadores tentaram validar suas descobertas olhando pra outro grande banco de dados de saúde. Eles descobriram que algumas das novas associações eram significativas nesse conjunto de dados externo também. Isso apoia a ideia de que a abordagem deles pode revelar informações valiosas sobre laços genéticos com doenças.

Conclusão

À medida que os estudos em busca de laços genéticos com doenças continuam a crescer, os desafios associados a eles também aumentam. Os métodos discutidos nesse artigo oferecem uma nova diretriz promissora pra pesquisa. Combinando técnicas computacionais avançadas com dados genéticos existentes, os pesquisadores podem descobrir melhor as conexões genéticas com doenças. Isso pode levar a opções de tratamento melhores e a uma maior compreensão do papel que a genética desempenha na saúde.

Resumindo, esse novo método mostra um grande potencial em aprimorar o campo da genética e pode desempenhar um papel importante nas pesquisas futuras. A importância dessas descobertas é que elas ajudam a abrir caminho pra melhor compreensão da base genética de características e doenças complexas, levando potencialmente a avanços na ciência médica e na saúde pública.

Fonte original

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

Resumo: 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.

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

Última atualização: 2024-03-05 00:00:00

Idioma: English

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

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

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

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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