必需基因的突变往往会导致罕见的疾病

2020-11-23 71罕见病

根据发表在《美国人类遗传学杂志》上的一项研究,对生存至关重要的基因突变是所谓的孤儿病背后的原因,部分解释了为什么这些疾病罕见且往往是致命的。

必需基因的突变往往会导致罕见的疾病

根据辛辛那提儿童医院医学中心进行研究的科学家们的说法,新的发现与已知的非必需基因突变是常见疾病具有较高发病率的驱动力形成了鲜明的对比。

生物信息学研究--利用计算机技术将疾病与致病基因、相互作用的蛋白质和共享的分子途径联系起来--产生了一个全球网络图,涉及1772种由基因突变引起的孤儿病。生物医学信息学部研究员、该研究的高级研究员Anil Jegga博士说,该地图为科学家们提供了一个精确的起点,以启动创新研究,为缺乏有效治疗的疾病开发新疗法或重新定位现有药物。

研究背景

孤儿或罕见病被定义为影响不到20万美国人的疾病。Jegga博士解释说,在美国有8000种孤儿病,共影响2500多万人。一些孤儿病始于生命早期,受遗传学和免疫系统的影响,包括囊性纤维化和各种形式的儿童癌症等疾病。

"在这8000种疾病中,只有大约300种疾病有有效的药物治疗,因此孤儿疾病总体上对公共卫生当局构成了巨大的挑战,"Jegga博士说。"以前对疾病网络的研究没有将这些罕见的疾病分离出来,其中许多疾病是致命的,而其他疾病则会诱发慢性和衰弱的疾病。"

研究内容

该研究的共同第一作者、辛辛那提大学计算机科学系成员Minlu Zhang和Cheng Zhu表示,通过分析提供孤儿疾病自然表征的网络--包括致病基因、蛋白质功能和途径之间的互动联系--研究人员可以从系统层面了解这些疾病背后的复杂关联。

必需基因的突变往往会导致罕见的疾病,该研究的关键发现之一是,孤儿病基因编码枢纽蛋白,它们具有对细胞功能至关重要的多种蛋白质对蛋白质的相互作用。以前的研究表明,引起常见疾病的非必要基因不编码枢纽蛋白。事实上,研究人员报告说,在小鼠中删除约43%的孤儿病致病基因同源物(与人类基因相似)是致命的或导致过早死亡,这表明这些基因和相关生物过程具有必不可少的生存作用。

研究人员表示,他们的研究中分析的1772种孤儿病与总共2124个突变基因有关。69%的疾病有一个受牵连的基因,其余的疾病由两个或两个以上的基因引起。事实上,在2124个孤儿病致病基因中,有1393个基因只与一种疾病有关,而其余731个基因则是两种或两种以上疾病的致病基因。研究中指出的一个例子涉及基因LMNA的突变,它与17种孤儿病有关。而孤儿病--非综合征性遗传性耳聋的致病基因数量最多,达到43个。

研究结果

Jegga博士和他的同事说,这项研究还表明,关键是要超越采取基于基因的方法来绘制交互式孤儿病地图。

"我们的研究结果表明,必需基因的突变往往会导致罕见的疾病,基于基因和基于功能的孤儿病网络的布线是不同的,"他说。"通过考虑致病基因之间的共享功能,可以揭示治疗孤儿病的分子靶点。然后,这些分子靶点的地图可以用来创建新的假说,并指导孤儿病的治疗策略。"

在1983年美国《孤儿药法案》通过之前的10年里,只有10种罕见病新药被食品和药物管理局批准。在该法案通过后的28年里,已有300多种孤儿病药物获得批准。

引用

Cincinnati Children's Hospital Medical Center. "Mutations in essential genes often cause rare diseases." ScienceDaily. ScienceDaily, 10 June 2011. www.sciencedaily.com/releases/2011/06/110609122925.htm.

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